DE102010042757A1

DE102010042757A1 - Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagers

Info

Publication number: DE102010042757A1
Application number: DE102010042757A
Authority: DE
Inventors: Thilo Beck; Mathias Bitsch; Marcel Gersting; Christian Knoche
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2010-10-21
Filing date: 2010-10-21
Publication date: 2012-04-26
Anticipated expiration: 2030-10-22
Also published as: WO2012052537A1; DE102010042757B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagers (1), wobei das Wälzlager (1) einen Lageraußenring (2) mit zwei Laufbahnen (3, 4) für zwei Reihen Wälzkörper (5, 6) und mindestens einen Lagerinnenring (7, 8) aufweist, wobei am Lageraußenring (2) ein Flanschabschnitt (9) angeformt ist, der mit einer Anzahl sich in Lagerachsrichtung (a) erstreckender Bohrungen (10) versehen ist, wobei Befestigungselemente (11) durch die Bohrungen (10) einführbar sind, um den Lageraußenring (2) mittels des Flanschabschnitts (9) an einem Anbauteil (14) zu befestigen. Um eine leichtgewichtige Lagerung beim Einsatz langer Stehbolzen zu realisieren, sieht das Verfahren die Schritte vor: a) Vorformen des Lageraußenrings (2), wobei eine der Laufbahnen (3) und der Flanschabschnitt (9) auf Endkontur gefertigt werden und wobei ein die eine weitere Laufbahn (4) aufweisender Abschnitt (12) des Lageraußenrings (2) in einem Vorformstadium verbleibt, in dem das Einstecken der Befestigungselemente (11) in die Bohrungen (10) ermöglicht wird; b) Einstecken der Befestigungselemente (11) in die Bohrungen (10); c) Radiales Verformen des die eine weitere Laufbahn (4) aufweisender Abschnitts (12) des Lageraußenrings (2) in sein endgültiges Formstadium.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagers, wobei das Wälzlager einen Lageraußenring mit mindestens zwei Laufbahnen für mindestens zwei Reihen Wälzkörper und mindestens einen Lagerinnenring aufweist, wobei am Lageraußenring ein Flanschabschnitt angeformt ist, der mit einer Anzahl sich in Lagerachsrichtung erstreckender Bohrungen versehen ist, wobei Befestigungselemente, insbesondere Stehbolzen, durch die Bohrungen einführbar sind, um den Lageraußenring mittels des Flanschabschnitts an einem Anbauteil zu befestigen.
Lageranordnungen unter Einsatz der genannten Wälzlager kommen beispielsweise als zweireihige Kegelrollenlager bei der Lagerung von Radnaben zum Einsatz. Der Innenring ist in diesem Falle beispielsweise auf einem Wellenteil angeordnet; der Außenring ist mit der Radnabe drehfest verbunden. Für die Verbindung zwischen Lageraußenring und Radnabe wird ein Flanschabschnitt des Lageraußenrings eingesetzt, wobei die Verbindung zwischen dem Flanschabschnitt und der Radnabe dadurch hergestellt wird, dass eine Anzahl von Stehbolzen im Flanschabschnitt verankert wird, deren Gewindeabschnitte in Richtung Radnabe hervorstehen. Die Radnabe kann dann auf die hervorstehenden Gewindeabschnitte der Stehbolzen aufgesteckt und mit Muttern fixiert werden.
Insbesondere bei Trailerachsen können auf diese Weise Radköpfe ohne Radadapter mit ihrem Teilkreis direkt an die Radlagereinheit angeschraubt werden.
In vielen Fällen ist es dabei problemlos möglich, die Stehbolzen von der von der Radnabe abgewandten Seite des Flanschabschnitts durch dessen Bohrungen hindurchzustecken, so dass sie in Richtung Radnabe zwecks Verschraubung hervorragen.
Problematisch wird es diesbezüglich, wenn eine möglichst leichtgewichtige Lösung angestrebt wird, bei der zwecks Gewichtsoptimierung eine bestmögliche Ausgestaltung der Geometrie des Lageraußenrings angestrebt wird. Wenn in diesem Falle relativ lange Stehbolzen zwecks Fixierung der Radnabe benötigt werden, kann es aufgrund der Geometrie des Lageraußenrings – bedingt durch die beiden Laufbahnen für zwei Kegelrollensätze – zur Situation kommen, in denen die Stehbolzen nicht mehr montiert, d. h. eingesteckt werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagers vorzuschlagen, mit dem eine optimale geometrische Auslegung des Lageraußenrings möglich ist und auch dann hinreichend lange Stehbolzen eingesetzt werden können, wenn dies aufgrund der Geometrie des Lagerrings eigentlich nicht mehr möglich ist.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das vorgeschlagene Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

a) Vorformen des Lageraußenrings, wobei eine der Laufbahnen und der Flanschabschnitt im wesentlichen auf Endkontur gefertigt werden und wobei ein die mindestens eine weitere Laufbahn aufweisender Abschnitt des Lageraußenrings in einem Vorformstadium verbleibt, in dem das Einstecken der Befestigungselemente in die Bohrungen ermöglicht wird;
b) Einstecken der Befestigungselemente in die Bohrungen des Flanschabschnitts;
c) Radiales Verformen des die mindestens eine weitere Laufbahn aufweisender Abschnitts des Lageraußenrings in sein endgültiges Formstadium.

Das Vorformen des Lageraußenrings gemäß Schritt a) erfolgt dabei bevorzugt durch Drehen.
Das radiale Verformen des mindestens eine weitere Laufbahn aufweisenden Abschnitts gemäß Schritt c) ist zumeist ein radiales Aufweiten.
Das radiale Verformen des Abschnitts des Lageraußenrings erfolgt dabei bevorzugt, nachdem der Abschnitt erhitzt worden ist. Hierfür bietet sich insbesondere die Erhitzung durch Induktion an.
Die Befestigungselemente sind bevorzugt als Stehbolzen ausgebildet; diese können einen zylindrischen Abschnitt aufweisen, der mit Presspassung zur Bohrung im Flanschabschnitt toleriert ist.
Das Wälzlager ist bevorzugt als zweireihiges Kegelrollenlager ausgebildet.
Die Länge der Befestigungselemente ist bevorzugt so groß gewählt, dass das Einstecken der Befestigungselemente in die Bohrungen des Flanschabschnitts bei fertig ausgeformtem Lageraußenring nicht mehr möglich ist. Dementsprechend ist dann auch keine Demontage der Befestigungselemente mehr möglich; diese sind verliersicher mit dem Lageraußenring verbunden.
Der Flanschabschnitt ist bevorzugt an einem axialen Ende des Lageraußenrings angeordnet. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass im axialen Bereich des Flanschabschnitts eine der Laufbahnen des Lageraußenrings angeordnet ist.
Mit der vorgeschlagenen Lösung wird es möglich, eine leichtgewichtige Lagerung bereitzustellen, die einen geschmiedeten Lageraußenring einsetzt, der problemlos mit langen Stehbolzen ausgestattet werden kann.
Die Lagerung zeichnet sich also durch eine gewichtsmäßige Optimierung aus, wobei hinsichtlich der Befestigung mittels Stehbolzen keine Einschränkungen hingenommen werden müssen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 den Radialschnitt durch einen Lageraußenring eines zweireihigen Kegelrollenlagers mit montierten Stehbolzen zur Befestigung eines Anbauteils in Form einer Radnabe während eines frühen Fertigungsstadiums und
2 den Radialschnitt durch die fertig hergestellte Kegelrollenlagerung.
In 2 ist ein fertiges Kegelrollenlager 1 skizziert, das als zweireihiges Lager ausgebildet ist. Der Lageraußenring 2 des Lagers ist einstückig ausgebildet und hat zwei Laufbahnen 3 und 4, die zum Anlauf je einer Wälzkörperreihe 5 bzw. 6 ausgebildet sind. Nach der Montage der beiden Reihen Wälzkörper 5, 6 in an sich bekannter Weise auf den Lagerinnenringen 7 und 8 werden diese vormontierten Einheiten mit dem Lageraußenring 3 verbunden, um das Wälzlager 1 in seinen Betriebszustand zu versetzen.
An seinem linken axialen Ende weist der Lageraußenring 2 einen Flanschabschnitt 9 auf, der mit Bohrungen 10 versehen ist, die in Richtung der Lagerachsrichtung a weisen. Durch diese Bohrungen 10 sind Befestigungselemente 11 in Form von Stehbolzen eingesetzt und zwar in der skizzierten Art, d. h. die Stehbolzen ragen mit einem Gewindeabschnitt in Richtung auf ein Anbauteil 14 zu, das nicht näher dargestellt ist, und im Ausführungsbeispiel eine Radnabe ist. Die Radnabe 14 kann demgemäß auf die Gewindeabschnitte der Stehbolzen 11 aufgesteckt und dann mittels (nicht dargestellter) Muttern fixiert werden.
Damit die Stehbolzen 11 hinreichend fest im Flanschabschnitt 9 sitzen, weisen sie einen zylindrischen Abschnitt 13 auf, der so zum Durchmesser der Bohrungen 10 toleriert ist, dass nach dem Einpressen in Richtung der Lagerachsrichtung a die Stehbolzen 11 mit Presspassung im Flanschabschnitt 9 sitzen.
In 2 ist noch folgendes zu erkennen: Die Stehbolzen weisen eine Länge L auf, die im vorliegenden Fall für eine ausreichende Festlegung der Radnabe 14 benötigt wird. Aufgrund der sich ergebenden Geometrie des Lageraußenrings 2, d. h. aufgrund der radialen Aufweitungen in den axialen Endbereichen des Lageraußenrings 2 infolge der kegelförmigen Laufbahnen 3 und 4, ergibt sich eine maximale verfügbare Länge L₀, die nicht ausreichend ist, die Stehbolzen 11 zu montieren. Der Kopf des Stehbolzens 11 ist in 2 in der maximal möglichen Endlage gestrichelt eingezeichnet (mit der sich ergebenden maximal verfügbaren Länge L₀). Es ist zu erkennen, dass auf diese Weise die Montage des Stehbolzens 11 nicht erfolgen kann.
Um die Wälzlagerung 1 dennoch herzustellen, wird erfindungsgemäß wie folgt vorgegangen:
In einem ersten Verfahrensstadium wird zunächst der Lageraußenrings 2 vorgeformt, was bevorzugt durch Drehen erfolgt. Der sich nach diesem ersten Schritt ergebende Lageraußenring ist in 1 skizziert. Dabei sind die eine Laufbahn 3 und der Flanschabschnitt 9 bereits fertig hergestellt (abgesehen von einer Schleifbearbeitung der Laufbahn 3). Die Laufbahn 3 und der Flanschabschnitt 9 weisen also bereits im Wesentlichen ihre Endkontur auf. Im rechten Bereich des Lageraußenrings 2 ist ein Abschnitt 12 vorhanden, der die zweite Laufbahn 4 aufweist, wobei sich dieser Abschnitt noch in einem Vorformstadium befindet.
Wie in 1 zu sehen ist, besteht in diesem Vorformstadium des Abschnitts 12 die problemlose Möglichkeit, auch lange Stehbolzen 11 in die Bohrungen 10 des Flanschabschnitts 9 einzustecken, da der sich noch weitgehend in Lagerachsrichtung a erstreckende Abschnitt 12 kein Hindernis für das Einstecken der Stehbolzen 11 darstellt. Demgemäß werden nunmehr die Stehbolzen 11 montiert; 1 zeigt den Zustand, wenn dies erfolgt ist.
Anschließend erfolgt ein radiales Aufweiten des Abschnitts 12 von der in 1 skizzierten Position in die Position gemäß 2. Der Abschnitt 12 wird also durch radiales Aufweiten in sein endgültiges Formstadium überführt. Damit wird das Maß L₀ hergestellt, in dem die bereits montierten Stehbolzen nicht mehr demontierbar sind.
Zum radialen Aufweiten wird der Abschnitt 12 erhitzt, bevorzugt durch Induktion.
Folglich wird es bei gewichtsoptimierter Auslegung des Lageraußenrings 2 möglich, auch lange Stehbolzen 11 einzusetzen, ohne diesbezüglich Beschränkungen hinsichtlich der Länge der Bolzen hinnehmen zu müssen.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlager (Kegelrollenlager)
2: Lageraußenring
3: Laufbahn
4: Laufbahn
5: Wälzkörper-Reihe
6: Wälzkörper-Reihe
7: Lagerinnenring
8: Lagerinnenring
9: Flanschabschnitt
10: Bohrung
11: Befestigungselement (Stehbolzen)
12: Abschnitt des Lageraußenrings
13: zylindrischer Abschnitt
14: Anbauteil (Radnabe)
a: Lagerachsrichtung
L: Länge des Stehbolzens
L₀: verfügbare Länge

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagers (1), wobei das Wälzlager (1) einen Lageraußenring (2) mit mindestens zwei Laufbahnen (3, 4) für mindestens zwei Reihen Wälzkörper (5, 6) und mindestens einen Lagerinnenring (7, 8) aufweist, wobei am Lageraußenring (2) ein Flanschabschnitt (9) angeformt ist, der mit einer Anzahl sich in Lagerachsrichtung (a) erstreckender Bohrungen (10) versehen ist, wobei Befestigungselemente (11), insbesondere Stehbolzen, durch die Bohrungen (10) einführbar sind, um den Lageraußenring (2) mittels des Flanschabschnitts (9) an einem Anbauteil (14) zu befestigen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte umfasst: a) Vorformen des Lageraußenrings (2), wobei eine der Laufbahnen (3) und der Flanschabschnitt (9) im wesentlichen auf Endkontur gefertigt werden und wobei ein die mindestens eine weitere Laufbahn (4) aufweisender Abschnitt (12) des Lageraußenrings (2) in einem Vorformstadium verbleibt, in dem das Einstecken der Befestigungselemente (11) in die Bohrungen (10) ermöglicht wird; b) Einstecken der Befestigungselemente (11) in die Bohrungen (10) des Flanschabschnitts (9); c) Radiales Verformen des die mindestens eine weitere Laufbahn (4) aufweisender Abschnitts (12) des Lageraußenrings (2) in sein endgültiges Formstadium.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorformen des Lageraußenrings (2) gemäß Schritt a) von Anspruch 1 durch Drehen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das radiale Verformen des mindestens eine weitere Laufbahn (4) aufweisenden Abschnitts (12) gemäß Schritt c) von Anspruch 1 ein radiales Aufweiten ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das radiale Verformen des Abschnitts (12) des Lageraußenrings (2) erfolgt, nachdem der Abschnitt (12) erhitzt worden ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzung durch Induktion erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (11) als Stehbolzen ausgebildet sind und einen zylindrischen Abschnitt (13) aufweisen, der mit Presspassung zur Bohrung (10) im Flanschabschnitt (9) toleriert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager als zweireihiges Kegelrollenlager ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L) der Befestigungselemente (11) so groß gewählt ist, dass das Einstecken der Befestigungselemente (11) in die Bohrungen (10) des Flanschabschnitts (9) bei fertig ausgeformtem Lageraußenring (2) nicht möglich ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschabschnitt (9) an einem axialen Ende des Lageraußenrings (2) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im axialen Bereich des Flanschabschnitts (9) eine der Laufbahnen (3) des Lageraußenrings (2) angeordnet ist.