DE102009005315A1

DE102009005315A1 - Method for axial fixing of antifriction bearing in bearing seat on shaft or in housing, involves penetrating nut in axial direction beside bearing seat

Info

Publication number: DE102009005315A1
Application number: DE102009005315A
Authority: DE
Inventors: Alexander Kiforiuk; Jens Stolzenburg; Michael Stange
Original assignee: ThyssenKrupp Presta AG
Current assignee: ThyssenKrupp Presta AG
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2010-07-22

Abstract

The method involves penetrating a nut (8) in an axial direction beside a bearing seat (5), and attaching an antifriction bearing (7) on the bearing seat. A snap ring (10) is attached in equipment with a bearing ring of antifriction bearing. The snap ring is transformed in such a manner that a section (13) of the snap ring is pushed by transforming in the nut.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Befestigung eines Lagers auf einer Welle oder in einem Gehäuse.The The present invention relates to a method for attaching a Bearing on a shaft or in a housing.

Im Maschinenbau ist es häufig erforderlich, Lager von Wellen an einer bestimmten Position in Axialrichtung der Welle anzuordnen und sie dort zu sichern. Ebenso ist die Festlegung eines Lageraußenrings in einem Gehäuse an der Stelle des Lagersitzes erforderlich.in the Mechanical engineering often requires bearings of shafts to be arranged at a certain position in the axial direction of the shaft and secure them there. Likewise, the definition of a bearing outer ring required in a housing at the location of the bearing seat.

Zur axialen Festlegung von Lagerringen dienen im Allgemeinen Gehäusedeckel, Achskappen, Muttern, Sprengringe sowie Spann- und Abziehhülsen. Die radiale Festlegung erfolgt im Allgemeinen über einer festen Lagersitz.to Axial fixing of bearing rings are generally used housing cover, Axle caps, nuts, circlips and tension and withdrawal sleeves. The radial fixation is generally done over one fixed bearing seat.

Eine derartige Befestigung zeigt zum Beispiel die US 6,513,984 D1 . In dieser Druckschrift ist eine Welle gezeigt, die beidseits neben dem vorgesehenen Sitz eines Kugellagers eingestochene Nuten aufweist. Bei montiertem Kugellager wird dieses in Axialrichtung durch zwei Sicherungsringe fixiert, die in die Nuten eingesetzt werden.Such attachment shows, for example, the US 6,513,984 D1 , In this document, a shaft is shown, which has pierced grooves on both sides next to the intended seat of a ball bearing. When mounted ball bearing this is fixed in the axial direction by two retaining rings, which are inserted into the grooves.

Eine andere Art der Befestigung eines Bauteils auf einer Welle ist in der EP 0340128 B1 gezeigt. Hier wird eine Nockenwelle gezeigt, bei der die Welle eine achsparallele Verzahnung aufweist, auf die Nocken drehfest aufgeschoben werden können. Die Fixierung der Nocken in der axialen Position in Längsrichtung der Welle erfolgt dann durch eine Umformung des Wellenmaterials unmittelbar neben den Nocken durch Rollieren. Das umgeformte Material wird in Anlage mit den Stirnseiten der Nocken gebracht und die Nocken auf diese Art und Weise in Axialrichtung befestigt.Another type of attachment of a component on a shaft is in the EP 0340128 B1 shown. Here, a camshaft is shown in which the shaft has an axially parallel toothing, can be pushed against rotation of the cam. The fixation of the cams in the axial position in the longitudinal direction of the shaft is then carried out by a deformation of the shaft material immediately adjacent to the cam by rolling. The formed material is brought into abutment with the faces of the cams and the cams are fixed in the axial direction in this manner.

Eine weitere Art der Befestigung eines Bauteils auf einer Welle ist in der deutschen Offenlegungsschrift P2134988.2 offenbart. Hier erfolgt eine Befestigung einer Scheibe auf einer Welle dadurch, dass das überstehende Wellenende umgebördelt und gegen die Scheibe verpresst wird.Another type of attachment of a component on a shaft is in the German Offenlegungsschrift P2134988.2 disclosed. Here a fixing of a disc on a shaft takes place in that the projecting shaft end is crimped and pressed against the disc.

Die erstgenannte Befestigungsart für ein Wälzlager auf einer Welle ist nicht ohne Weiteres spielfrei. Die zweit- und drittgenannten Befestigungsarten erlauben nicht die Präzision, die für die Positionierung von Lagern erforderlich ist.The first mentioned type of mounting for a rolling bearing on a wave is not easily backlash. The second and third-mentioned types of fastening do not allow the precision, which is required for the positioning of bearings.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfache, spielfreie und dauerhafte Befestigung für ein Lager auf einer Welle oder in einem Gehäuse zu schaffen.It is therefore an object of the present invention, a simple, backlash-free and permanent attachment for a bearing on a shaft or to create in a housing.

Diese Aufgabe wird von einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.These Task is by a method having the features of the claim 1 solved.

Insbesondere vorteilhaft ist das Verfahren zur Befestigung des Wälzlagers durch folgende Schritte:
Aufsetzen des Wälzlagers auf einen Lagersitz einer Welle oder Einsetzen des Wälzlagers in einen Lagersitz in einem Gehäuse, wobei eine umlaufende Nut unmittelbar neben dem Lagersitz vorgesehen ist, dann Aufsetzen eines Sicherungsrings auf die Welle in Anlage mit einem Lagerring des Wälzlagers, sowie schließlich Umformen des Sicherungsrings derart, dass das Wälzlager in Anlage mit dem Sicherungsring kommt und dass ein Abschnitt des Sicherungsrings durch Umformen in die Nut gedrängt wird, weil dadurch ein sicherer Sitz des Lagers mit nur einem preiswerten Bauteil als Sicherung erzielt wird. Der Sicherungsring kann mit Vorzug aus einem verglichen mit der Welle weichen Material bestehen, so dass nur geringe Kräfte beim Einpressen wirken und das Lager nicht unter Spannung gesetzt oder gar verformt wird. Walzoperationen an der Welle, die zu Verformungen der Welle führen könnten, werden dadurch zudem vermieden. Außerdem ist diese Lösung bei besonders beengtem Bauraum vorteilhaft.Particularly advantageous is the method for fastening the rolling bearing by the following steps:
Placing the roller bearing on a bearing seat of a shaft or inserting the roller bearing in a bearing seat in a housing, wherein a circumferential groove is provided immediately adjacent to the bearing seat, then placing a locking ring on the shaft into contact with a bearing ring of the bearing, and finally reshape the locking ring such that the rolling bearing comes into abutment with the circlip and that a portion of the circlip is forced by forming in the groove, because a secure fit of the bearing is achieved with only one inexpensive component as a backup. The circlip can be made with preference from a soft material compared to the shaft, so that only small forces act during pressing and the bearing is not put under tension or even deformed. Rolling operations on the shaft, which could lead to deformations of the shaft, thereby also avoided. In addition, this solution is advantageous in a particularly cramped space.

In einer Weiterführung der Erfindung ist es auch denkbar und möglich, die notwendige Nut durch eine Umformoperation, vor oder während der Befestigung des Lagers mittels Umformung des Sicherungsrings, in die Welle einzubringen. Falls die damit einhergehende mögliche Verformung der Welle entweder akzeptiert oder durch besondere Spanntechniken oder besondere Werkzeugkonstruktionen ausreichend eingeschränkt werden kann, wird hierdurch der Prozessablauf deutlich verkürzt. Es ist dann sogar denkbar und möglich, die Einformung der Nut und die Anformung des Sicherungsrings in einer einzigen Operation auszuführen.In a continuation of the invention, it is also conceivable and possible, the necessary groove by a forming operation, before or during the mounting of the bearing by means of deformation of the circlip into the shaft. If the accompanying possible deformation of the shaft either accepted or by special clamping techniques or special tool designs can be sufficiently limited, is thereby the Process flow significantly shortened. It is even conceivable then and possible, the formation of the groove and the molding of the Perform safety ring in a single operation.

Die erfindungsgemäße Lösung wird besonders vorteilhaft zur axialen Positionierung eines Lagers gegenüber der von dem Lager drehbar gelagerten Welle angewendet. Auf diese Weise ist es einfach möglich, mehrere Lager zueinander auf der Welle mit der erfindungsgemäßen Lösung axial zu positionieren, die Welle mit den Lagern in einem Gehäuse zu verbauen und die gesamte Einrichtung an einer einzigen Axialposition im Gehäuse axial zu positionieren, beispielsweise ebenfalls durch die erfindungsgemäße Lösung. Damit sind dann alle Lager der Welle genau axial positioniert zu einer definierten Gehäuseposition.The solution according to the invention becomes special advantageous for the axial positioning of a bearing the shaft rotatably supported by the bearing applied. To this Way it is easily possible to have several bearings to each other on the shaft with the solution according to the invention axially position the shaft with the bearings in a housing to obstruct and the entire device at a single axial position to position axially in the housing, for example also by the solution according to the invention. In order to Then all bearings of the shaft are exactly positioned axially to one defined housing position.

Eine bevorzugte Verwendung dieses Befestigungsverfahrens ist die axiale, dauerhafte Festlegung eines Wälzlagers als Hauptlager auf einem stirnseitigen Ende einer Kugelmutter in einem Kugelgewindetrieb. Wegen der kompakten Abmessungen und der geringen Anzahl an erforderlichen Bauteilen ist es weiter bevorzugt, das Hauptlager eines Kugelgewindetriebs in einer elektromechanischen Servolenkung in der beschriebenen Weise zu befestigen.A preferred use of this fastening method is the axial, permanent fixing of a rolling bearing as a main bearing on a front end of a ball nut in a ball screw. Because of the compact dimensions and the small number of components required, it is further preferred that the main bearing of a ball screw in an electromechanical servo To fix steering in the manner described.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Fixierung eines Kugellagers auf einer Welle mit Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:following becomes an embodiment of the present invention based on the fixation of a ball bearing on a shaft with respect described in detail on the drawing. Show it:

1: ein Wälzlager mit einem Befestigungsring auf einer Welle vor der endgültigen Befestigung; 1 a rolling bearing with a mounting ring on a shaft before the final attachment;

2: das Wälzlager nach der endgültigen Befestigung; sowie 2 : the rolling bearing after final fixing; such as

3: das Wälzlager gemäß 2 in einer perspektivischen Darstellung. 3 : the rolling bearing according to 2 in a perspective view.

Die 1 zeigt in einem Längsschnitt eine Hohlwelle 1, die im Wesentlichen eine beliebige Länge in Richtung ihrer Symmetrieachse 2 aufweisen kann. Die Hohlwelle 1 trägt umfangsseitig einen ringförmigen Bund 3, der einen radialen Übergang von einem Bereich größeren Durchmessers 4 zu einem Bereich kleineren Durchmessers 5 darstellt. Der Bereich 5 bildet den Lagersitz für einen Lagerinnenring 6 eines Kugellagers 7. Die axiale Erstreckung des Lagersitzes entspricht der axialen Abmessung des Innenrings 6.The 1 shows in a longitudinal section a hollow shaft 1 that is essentially any length in the direction of its axis of symmetry 2 can have. The hollow shaft 1 bears circumferentially an annular collar 3 , which is a radial transition from a larger diameter area 4 to an area of smaller diameter 5 represents. The area 5 forms the bearing seat for a bearing inner ring 6 a ball bearing 7 , The axial extent of the bearing seat corresponds to the axial dimension of the inner ring 6 ,

Anschließend an den Lagersitz 5 ist eine umlaufende Nut 8 in die äußere Mantelfläche der Welle 1 eingebracht, beispielsweise durch einen zerspanenden Einstich. Die Nut 8 weist einen unsymmetrischen, etwa V-förmigen Querschnitt auf, wobei die dem Lagersitz 5 benachbarte Nutenflanke mit dem Lagersitz 5 einen Winkel von etwa 150° einschließt, während die gegenüberliegende Nutenflanke mit der Mantelfläche der Welle einen Winkel von etwa 120° einschließt. Auf der dem Lagersitz 5 abgewandten Seite der Nut 8 weist die Welle 1 einen Außendurchmesser auf, der das Aufsetzen des Kugellagers 7 ermöglicht.Then to the bearing seat 5 is a circumferential groove 8th in the outer surface of the shaft 1 introduced, for example, by a cutting puncture. The groove 8th has an asymmetrical, approximately V-shaped cross section, wherein the bearing seat 5 adjacent groove flank with the bearing seat 5 an angle of about 150 ° includes, while the opposite groove flank with the lateral surface of the shaft forms an angle of about 120 °. On the camp seat 5 opposite side of the groove 8th shows the wave 1 an outer diameter, which is the placement of the ball bearing 7 allows.

Ein Ring 10, der auch als Sicherungsring 10 bezeichnet werden kann, ist auf die Welle 1 aufgesetzt, so dass der Innenring 6 zwischen dem Bund 3 und einer radialen Stirnfläche 11 des Rings 10 liegt. Der Ring 10 selbst ist rotationssymmetrisch ausgebildet und weist eine etwa L-förmige Querschnittsform auf. Ein radial ausgerichteter Schenkel 12 des Querschnitts wird durch die Stirnfläche 11 begrenzt. Die Höhe in radialer Richtung ist geringer als diejenige des Innenrings 6. Ein achsparalleler Schenkel 13 des Querschnitts erstreckt sind über die Nut 8. In dem Übergangsbereich zwischen dem Schenkel 12 und dem Schenkel 13 des Ringquerschnitts ist eine umlaufende Hohlkehle vorgesehen.A ring 10 which also acts as a circlip 10 can be called, is on the shaft 1 put on so that the inner ring 6 between the covenant 3 and a radial end surface 11 of the ring 10 lies. The ring 10 itself is rotationally symmetrical and has an approximately L-shaped cross-sectional shape. A radially oriented leg 12 of the cross section is through the end face 11 limited. The height in the radial direction is less than that of the inner ring 6 , An axis-parallel leg 13 of the cross section are over the groove 8th , In the transition region between the leg 12 and the thigh 13 of the ring cross section is provided a circumferential groove.

In Axialrichtung liegt der Innenring 6 an dem Ringbund 3 an. Der Ring 10 liegt mit der Stirnfläche 11 an dem Innenring 6 an.In the axial direction is the inner ring 6 on the ring collar 3 at. The ring 10 lies with the face 11 on the inner ring 6 at.

Der Ring 10 dient zur unlösbaren Sicherung des Wälzlagers 7 auf dem Lagersitz 5. Dies wird nachfolgend näher erläutert.The ring 10 serves for permanent securing of the rolling bearing 7 on the bearing seat 5 , This will be explained in more detail below.

Die 2 zeigt den Zustand der Baugruppe aus 1 nach fertiger Montage. Gleiche Bauteile tragen gleiche Bezugsziffern.The 2 shows the state of the assembly 1 after finished assembly. The same components bear the same reference numbers.

Der Ring 10 ist nach seinem Aufsetzen auf die Welle 1 in Anlage mit dem Innenring 6 gebracht worden. Danach wurde durch Rollwalzen oder Rollieren der achsparallele Schenkel 13 des Rings 10 in Radialrichtung in die umlaufende Nut 8 gepresst und dabei plastisch umgeformt. Der über die umlaufende Hohlkehle hinausstehende Teil des Schenkels 13 wurde in die Nut 8 gedrängt. Bei dem Umformvorgang wird vorzugsweise auch eine Kraftkomponente in Axialrichtung auf den Innenring 6 zu erzeugt, die den Sitz des Innenrings 6 zwischen dem Ringbund 3 und der Stirnseite 11 des Rings 10 verbessert. Der Innenring 6 wird dadurch in Axialrichtung in seinem Sitz festgelegt. Die Festlegung wird durch die asymmetrische Form der Nut 8 gefördert. Die steilere Nutenflanke, die von dem Innenring 6 entfernt liegt, bewirkt eine gute axiale Abstützung des Innenrings 10 an der Welle 1 gegenüber Kräften in Axialrichtung, die von dem Lager 7 auf den Ring 10 ausgeübt werden. Die Flachere, dem Innenring 6 benachbarte Flanke der Nut 8 ermöglicht ein Fließen des Materials des Rings 10 während des Umformvorgangs in Richtung auf den Innenring 6 und damit einen verbesserten Sitz des Innenrings 6 zwischen dem Ringbund 3 und der Stirnfläche 11.The ring 10 is after putting it on the shaft 1 in contact with the inner ring 6 has been brought. Thereafter, by roll rolling or rolling the axis-parallel leg 13 of the ring 10 in the radial direction in the circumferential groove 8th pressed and plastically transformed. The over the circumferential groove protruding part of the leg 13 was in the groove 8th crowded. In the forming process is preferably also a force component in the axial direction of the inner ring 6 too generates the seat of the inner ring 6 between the ring collar 3 and the front side 11 of the ring 10 improved. The inner ring 6 is thereby set in the axial direction in his seat. The determination is made by the asymmetrical shape of the groove 8th promoted. The steeper groove flank, that of the inner ring 6 away, causes a good axial support of the inner ring 10 on the shaft 1 against forces in the axial direction coming from the bearing 7 on the ring 10 be exercised. The flatter, the inner ring 6 adjacent flank of the groove 8th allows the material of the ring to flow 10 during the forming process towards the inner ring 6 and thus an improved fit of the inner ring 6 between the ring collar 3 and the face 11 ,

Die 3 zeigt schließlich den in den 1 und 2 dargestellten Bereich in einer perspektivischen Darstellung. Der Ring 10 sitzt unmittelbar neben dem Innenring 6 auf dem Ende der Welle 1, das den geringeren Durchmesser aufweist. Die Welle 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel verkürzt und nur Ausschnittsweise dargestellt. Sie kann eine im Wesentlichen beliebige Länge aufweisen. Es kann vorgesehen sein, dass die Welle massiv ist.The 3 finally shows the in the 1 and 2 shown area in a perspective view. The ring 10 sits next to the inner ring 6 on the end of the wave 1 that has the smaller diameter. The wave 1 is shortened in this embodiment and only partially shown. It can have a substantially arbitrary length. It can be provided that the shaft is massive.

Es ist denkbar und möglich, das Lager beidseits mit einem Ring 10, der in die Nut 8 und bei Bedarf zur Anlage an den Innenring 6 umgeformt wird, axial zu positionieren. Dadurch wird es möglich, das Lager mit einem Werkzeug oder in einer Vorrichtung axial positioniert zu halten und durch die erfindungsgemäße Verfahrensfolge axial festzulegen. Auf diese Weise können auch Toleranzen, wie sie beispielsweise bei der Montage von derartig gelagerten Wellen in ein Gehäuse auftreten, ausgeglichen werden.It is conceivable and possible, the bearing on both sides with a ring 10 that in the groove 8th and, if necessary, for engagement with the inner ring 6 is deformed to position axially. This makes it possible to keep the bearing axially positioned with a tool or in a device and axially fixed by the process sequence according to the invention. In this way, tolerances, as they occur for example in the assembly of such bearings mounted waves in a housing can be compensated.

Dieses Verfahren ist bei Lageraußenringen in Gehäusesitzen ebenso anwendbar wie bei Lagerinnenringen auf dem Lagersitz einer Welle. Das letztere Beispiel wird, wie in den 1 bis 3 dargestellt, bevorzugt.This method is applicable to outer bearing rings in housing seats as well as bearing inner rings on the bearing seat of a shaft. The last one The example will be as in the 1 to 3 shown, preferred.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- US 6513984 D1 [0004]
- EP 0340128 B1 [0005]
- DE 2134988 A [0006]

Claims

Method for axially fixing a roller bearing ( 7 ) in a bearing seat ( 5 ) on a wave ( 1 ) or in a housing, with the following steps: a) piercing a groove ( 8th ) in the axial direction next to the bearing seat ( 5 ); b) fitting the rolling bearing ( 7 ) on the bearing seat ( 5 ) c) placing a locking ring ( 10 ) in contact with a bearing ring of the rolling bearing, d) reshaping the retaining ring ( 10 ) such that a section ( 13 ) of the locking ring by forming in the groove ( 8th ) is urged.

A method according to claim 1, characterized in that in step d) the retaining ring ( 10 ) with an end face ( 11 ) in contact with the rolling bearing ( 7 ) comes.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the retaining ring ( 10 ) is L-shaped in cross-section.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the forming in step d) by rolling rollers he follows.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the groove ( 8th ) is asymmetrical in cross-section with a steeper and a flatter groove flank.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the rolling bearing ( 7 ) is the main bearing of a ball screw nut in an electromechanical power steering.