DE102011005925A1

DE102011005925A1 - Wälzlager mit Lagerringen aus Hohlprofilen

Info

Publication number: DE102011005925A1
Application number: DE102011005925A
Authority: DE
Inventors: Sven Lautner; Tsche-Hyun Park; Bernd Dehner; Markus Mantau; Thorsten Schlegel; Jürgen Döppling; Rainer Messerschmidt; Holger Grieser; Armin Necker; Andreas Klauda
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2012-09-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager (1, 34, 35), mit einem inneren Lagerring (2, 19, 30) und einem äußeren Lagerring (3, 20) und dazwischen auf Laufbahnen (4, 5; 21, 22; 21, 31) abrollenden Wälzkörpern (6, 23), wobei der innere Lagerring (2, 19, 30) oder der äußere Lagerring (3, 20) oder beide geschlossene Hohlprofile sind, die aus zu Ringen gebogenen und an den aneinander stoßenden Enden miteinander verbundenen Rohrabschnitten gebildet sind, und die ihre Endform durch spanloses Umformen erhalten haben. Um die Lagerringe (2, 3) belastungsgerecht ausbilden zu können, besteht wenigstens einer der als Hohlprofil ausgebildeten Lagerringe (2, 3) aus mindestens zwei miteinander verbundenen Rohrabschnitten (3, 15).

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, mit einem inneren Lagerring und einem äußeren Lagerring und dazwischen auf Laufbahnen abrollenden Wälzkörpern, wobei der innere Lagerring oder der äußere Lagerring oder beide geschlossene Hohlprofile sind, die aus zu Ringen gebogenen und an den aneinander stoßenden Enden miteinander verbundenen Rohrabschnitten gebildet sind, und die ihre Endform durch spanloses Umformen erhalten haben.
Hintergrund der Erfindung
Ein derartiges Wälzlager ist in der DE 70 19 131 U1 beschrieben. Es handelt sich dabei um ein Zylinderrollen- oder Kegelrollenlager, bei dem die Lagerringe eine Art Hohlkastenprofil aufweisen. Dieses Hohlkastenprofil ist aus einem Stück gebogen, wobei die Enden miteinander verschweißt, verklebt oder auf eine andere Art miteinander verbunden sind. Die Lagerringe sind aus Blech so ausgebildet, dass sie zur axialen Begrenzung der Wälzkörper oder des Käfigs dienende Seitenborde mit doppelter Wandstärke aufweisen. Erreicht wird dies in einfacher Weise bei einem geschlossenen, aus einem Stück bestehenden Hohlkastenprofil durch Einziehen des die Laufbahn für die Wälzkörper bildenden Abschnittes des Hohlkastenprofils nach radial innen oder außen, so dass zu beiden Seiten der Laufbahn doppelwandige Borde entstehen.
Die zur Herstellung des Wälzlagers verwendeten Rohrabschnitte weisen überall dieselbe Wandstärke auf, so dass eine gezielte Verstärkung bestimmter Bereiche der Lagerringe nur im Bereich der Seitenborde durch Doppelung beim Einziehen erreichbar ist.
Aufgabe der Erfindung
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem Wälzlager der eingangs erwähnten Art die Möglichkeit zu schaffen, gezielt in bestimmten Bereichen der Lagerringe Verstärkungen und/oder Versteifungen anzuordnen, ohne die einfache Herstellbarkeit aus Rohrabschnitten zu beeinträchtigen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung geht daher aus von einem Wälzlager, mit einem inneren Lagerring und einem äußeren Lagerring und dazwischen auf Laufbahnen abrollenden Wälzkörpern, wobei der innere Lagerring oder der äußere Lagerring oder beide geschlossene Hohlprofile sind, die aus zu Ringen gebogenen und an den aneinander stoßenden Enden miteinander verbundenen Rohrabschnitten gebildet sind, und die ihre Endform durch spanloses Umformen erhalten haben. Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist außerdem vorgesehen, dass wenigstens einer der als Hohlprofil ausgebildeten Lagerringe aus mindestens zwei miteinander verbundenen Rohrabschnitten besteht.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass wenigstens einer der als Hohlprofil ausgebildeten Lagerringe im Bereich der Laufbahnen eine vergrößerte Wandstärke aufweist.
Auf diese Weise ist es möglich, die Lagerringe belastungsgerecht zu gestalten, indem mehrere Rohrabschnitte miteinander verbunden werden, oder indem ein Rohrabschnitt aus einem Rohr mit über seinem Umfang unterschiedlicher Wandstärke verwendet wird, wobei die durch spanloses Umformen erhaltene Endform dann im Bereich der Laufbahn eine vergrößerte Wandstärke aufweist.
Wenn wenigstens einer der als Hohlprofil ausgebildeten Lagerringe aus mindestens zwei miteinander verbundenen Rohrabschnitten besteht, kann die Verstärkung dadurch erreicht werden, dass in den als Hohlprofil ausgebildeten Lagerring ein Rohrabschnitt eingeschoben wird, wobei entweder der als Hohlprofil ausgebildete Lagerring aus einem äußeren, den vollständigen Lagerring bildenden Rohrabschnitt, und einem inneren, im Bereich einer Punktlastzone angeordneten, kürzeren Rohrabschnitt besteht, oder der in den äußeren Rohrabschnitt eingeschobene, innere Rohrabschnitt kann wenigstens im Bereich der Laufbahn des Lagerrings auf dem gesamten Umfang der Innenwand des äußeren Rohrabschnitts anliegen.
Diese Maßnahmen erlauben es, den Bereich einer Punktlastzone durch einen kürzeren Rohrabschnitt zu verstärken oder den Bereich einer Umfangslast über den gesamten Umfang der Laufbahn zu verstärken.
Wenn wenigstens einer der als Hohlprofil ausgebildeten Lagerringe aus mindestens zwei miteinander verbundenen Rohrabschnitten besteht, können mehrere Rohrabschnitte überlappend oder nebeneinander angeordnet miteinander verbunden sein.
In diesem Fall werden unterschiedliche Konstruktionselemente des Laufrings durch unterschiedliche Rohrabschnitte gebildet, beispielsweise kann ein Rohrabschnitt die Laufbahn aufweisen, während ein anderer Rohrabschnitt wenigstens einen Bord bildet. Auf diese Weise lassen sich für die verschiedenen Rohrabschnitte gezielt konstruktive Merkmale einbringen, beispielsweise indem der die Laufbahn aufweisende Rohrabschnitt eine größere Wandstärke aufweist als der den Seitenbord bildende Rohrabschnitt.
Ebenso ist es möglich, die Rohrabschnitte aus unterschiedlichen Materialien herzustellen, beispielsweise die die Laufbahnen aufweisenden Rohrabschnitte aus hochwertigem Wälzlagerstahl oder nicht rostendem Stahl und die damit verbundenen oder darin eingeschobenen Rohrabschnitte aus einem unlegierten Stahl.
Durch das spanlose Umformen der Rohrabschnitte ist es möglich, Rohrabschnitte mit unterschiedlichen Querschnittsprofilen oder in Umfangsrichtung mit unterschiedlichen Längsprofilen zu versehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. In der Zeichnung zeigt
1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Wälzlager gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 einen Radialschnitt durch das Wälzlager gemäß 1,
3 einen radialen Teilschnitt eines Wälzlagers gemäß einer zweiten Ausführungsform, und
4 einen teilweisen Radialschnitt durch ein Wälzlager gemäß einer dritten Ausführungsform.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Das Wälzlager 1 gemäß 1 ist ein Zylinderrollenlager und weist einen inneren Lagerring 2 auf, der aus einem aus einem Stück gebogenen Rohrabschnitt besteht, und dessen Enden durch eine Schweißnaht 13 miteinander verbunden sind. Die Formgebung des inneren Lagerrings 2 erfolgt durch spanloses Umformen, wobei durch Einziehen eines eine Laufbahn 4 aufweisenden Abschnitts 7 radial nach innen zu beiden Seiten dieses Abschnitts 7 doppelwandige Seitenborde 8 ausgebildet sind. Dabei verbleibt ein Hohlraum 9, der ganz oder teilweise gefüllt sein kann, beispielsweise mit Kunststoff oder einem Wärme gut leitenden Material.
Der Rohrabschnitt, aus dem der innere Lagerring 2 hergestellt ist, weist einen Bereich mit verdickter Wandstärke auf, der nach dem spanlosen Umformen den eingezogenen Abschnitt 7 mit der Laufbahn 4 bildet, so dass bei Vorliegen einer Umfangslast die gesamte Laufbahn 4 auf ihrem Umfang verstärkt und versteift ist.
Ein äußerer Lagerring 3 besteht ebenfalls aus einem Rohrabschnitt, der aus einem Stück gebogen mit seinen Enden durch eine Schweißnaht 14 verschweißt ist. Der Rohrabschnitt für den äußeren Lagerring 3 weist auf seinem gesamten Umfang dieselbe Wandstärke auf, wobei auch hier ein eingezogener Abschnitt 10 eine Laufbahn 5 aufweist und durch doppelwandige Seitenborde 11 begrenzt ist.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 zeigt ein Wälzlager 1, bei dem der Bereich einer Punktlastzone durch einen weiteren, in den äußeren Lagerring 3 eingeschobenen Rohrabschnitt 15 verstärkt ist. Dieser Rohrabschnitt 15 ist kurz und erstreckt sich nur über etwa 60°. Dieser kurze Rohrabschnitt 15 weist im Wesentlichen den gleichen Querschnitt wie der äußere Lagerring 3 auf und ist so im Hohlraum 12 des äußeren Lagerrings 3 angeordnet, dass ein Wandbereich am eingezogenen Abschnitt 10 des äußeren Lagerrings 3 anliegt und sich die radial nach außen weisenden, einen eingezogenen Abschnitt 16 begrenzenden, doppelwandigen Stege 17 an der äußeren Umfangswand des äußeren Lagerrings 3 abstützen. Auf diese Weise ist der eingezogene Abschnitt 10 mit der Laufbahn 5 des äußeren Lagerrings 3 gezielt im Bereich einer Punktlastzone verstärkt, wobei jedoch der Hohlraum 12 im äußeren Lagerring 3 und ein Hohlraum 18 im kurzen Rohrabschnitt 15 offen bleiben, und wie im Beispiel des inneren Lagerrings 2 ganz oder teilweise mit einem Kunststoff oder einem gut Wärme leitenden Material gefüllt sein können.
Der kurze Rohrabschnitt 15 ist im Bereich der Schweißnaht 14 angeordnet. Wenn die Schweißverbindung durch Elektronenschweißen oder Laserschweißen erfolgt, lässt sich auf diese Weise gleichzeitig eine Schweißverbindung zwischen dem äußeren Lagerring 3 und dem eingeschobenen, kurzen Rohrabschnitt 15 erreichen.
Ein entsprechender, kurzer Rohrabschnitt 15 kann auch im inneren Lagerring 3 angeordnet sein.
Des Weiteren lassen sich die eingezogenen Abschnitte 7 und 10 des inneren Lagerrings 2 und des äußeren Lagerrings 3 über dem gesamten Umfang durch eingeschobene Rohrabschnitte verstärken, wenn diese den gesamten Hohlraum 9 des inneren Lagerrings 2 bzw. den gesamten Hohlraum 12 des äußeren Lagerrings 3 über den gesamten Umfang ausrollen. In diesem Fall kann auch der innere Lagerring 2 in gleicher Weise wie der äußere Lagerring 3 überall dieselbe Wandstärke aufweisen.
Während die Rohrabschnitte des inneren Lagerrings 2 und des äußeren Lagerrings 3 vorzugsweise aus einem legierten Wälzlagerstahl oder nicht rostendem Stahl bestehen, können die in die Rohrabschnitte der Lagerringe 2, 3 eingeschobenen Rohrabschnitte 15 aus einem unlegierten Stahl bestehen.
Zwischen den Laufbahnen 4 und 5 der Lagerringe 2, 3 sind als Zylinderrollen 6 ausgebildete Wälzkörper angeordnet, die wie in 1 nur angedeutet dargestellt ist durch einen Käfig geführt sein können.
Die Ausführungsform gemäß 3 zeigt ein Kegelrollenlager 34, dessen innerer Lagerring 19 und äußerer Lagerring 20 ebenfalls jeweils aus einem gebogenen und an den Enden miteinander verschweißten Rohrabschnitt bestehen. Durch spanloses Umformen ist das Profil der Lagerringe 19, 20 mit kegeligen Laufbahnen 21, 22 erzeugt worden, zwischen denen Kegelrollen 23, die in nicht dargestellter Weise käfiggeführt sein können, abrollen.
Um die Kegelrollen 23 axial zu führen, ist ein eingezogener Bereich 27 eines ebenfalls durch spanloses Umformen hergestellten Rohrabschnitts 26 mit Presssitz in den inneren Lagerring 19 überlappend eingepresst. Seitlich an den zylindrischen Bereich des Rohrabschnitts 26 ist ein doppelwandiger Seitenbord 28 angeformt, der radial über die kegelige Laufbahn 22 des inneren Lagerrings 19 hinausragt und auf diese Weise die axiale Führung der Kegelrollen 23 gewährleistet.
Während sich die Verbindung zwischen dem inneren Lagerring 19 und dem Rohrabschnitt 26 auf einen Presssitz beschränken kann, wenngleich bei bestimmten Anwendungsfällen auch eine zusätzliche Schweißverbindung erforderlich sein kann, besteht das Wälzlager 35 gemäß 4 aus einem äußeren Lagerring 20, der dem der 3 entspricht, einem inneren Lagerring 30. Dieser innere Lagerring 30 hat im dargestellten Ausführungsbeispiel einen die Laufbahn 31 aufweisenden Bereich mit verdickter Wandstärke, und es ist seitlich an den inneren Lagerring 30 ein Rohrabschnitt 32 angesetzt, der radial in den Bereich der Kegelrollen 23 ragt und einen seitlichen Führungsbord bildet. Dieser Rohrabschnitt 32 kann zur Montageerleichterung mit dem inneren Lagerring 30 durch eine Schweißnaht 33, durch Kleben oder auf andere Weise verbunden sein, jedoch ist dies nicht zwingend erforderlich, da dieser Rohrabschnitt 32 bei der Montage gegen den inneren Lagerring 30 verspannt wird.
Die inneren Lagerringe 19, 30 und die äußeren Lagerringe 20 der Ausführungsformen gemäß 3 und 4 sowie die Rohrabschnitte 19, 20, 26 und 32 weisen Hohlräume 24, 25, 29, 36 auf, die leer oder ganz oder teilweise mit Kunststoff oder einem Wärme leitenden Material gefüllt sein können. Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern auch für alle anderen Wälzlagertypen geeignet.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlager
2: Innerer Lagerring, Rohrabschnitt
3: Äußerer Lagerring, Rohrabschnitt
4: Laufbahn
5: Laufbahn
6: Wälzkörper, Zylinderrollen
7: Eingezogener Abschnitt
8: doppelwandige Seitenborde
9: Hohlraum
10: Eingezogener Abschnitt
11: Doppelwandige Seitenborde
12: Hohlraum
13: Schweißnaht
14: Schweißnaht
15: Kurzer Rohrabschnitt
16: Eingezogener Abschnitt
17: Doppelwandige Stege
18: Hohlraum
19: Innerer Lagerring, Rohrabschnitt
20: Äußerer Lagerring, Rohrabschnitt
21: Kegelige Laufbahn
22: Kegelige Laufbahn
23: Wälzkörper, Kegelrolle
24: Hohlraum
25: Hohlraum
26: Rohrabschnitt
27: Eingezogener Bereich
28: Doppelwandiger Seitenbord
29: Hohlraum
30: Innerer Lagerring
31: Laufbahn
32: Rohrabschnitt
33: Schweißnaht
34: Wälzlager, Kegelrollenlager
35: Wälzlager, Kegelrollenlager
36: Hohlraum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 7019131 U1 [0002]

Claims

Wälzlager (1, 34, 35), mit einem inneren Lagerring (2, 19, 30) und einem äußeren Lagerring (3, 20) und dazwischen auf Laufbahnen (4, 5; 21, 22; 21, 31) abrollenden Wälzkörpern (6, 23), wobei der innere Lagerring (2, 19, 30) oder der äußere Lagerring (3, 20) oder beide geschlossene Hohlprofile sind, die aus zu Ringen gebogenen und an den aneinander stoßenden Enden miteinander verbundenen Rohrabschnitten gebildet sind, und die ihre Endform durch spanloses Umformen erhalten haben, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der als Hohlprofil ausgebildeten Lagerringe (2, 19, 30; 3, 20) aus mindestens zwei miteinander verbundenen Rohrabschnitten (3, 15, 19, 26, 30, 32) besteht.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der als Hohlprofil ausgebildeten Lagerringe (2, 19, 30; 3, 20) im Bereich der Laufbahnen (7, 31) eine vergrößerte Wandstärke aufweist.
Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einen der als Hohlprofil ausgebildeten Lagerringe (3) ein Rohrabschnitt (15) eingeschoben ist.
Wälzlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der als Hohlprofil ausgebildete Lagerring (3) aus einem äußeren, den vollständigen Lagerring bildenden Rohrabschnitt und einem inneren, im Bereich einer Punktlastzone angeordneten, kürzeren Rohrabschnitt (15) besteht.
Wälzlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der als Hohlprofil ausgebildete Lagerring (3) aus einem äußeren, den vollständigen Lagerring (3) bildenden Rohrabschnitt und einem inneren, wenigstens im Bereich der Laufbahnen (4) am gesamten Umfang der Innenwand des äußeren Rohrabschnitts anliegenden Rohrabschnitt (15) besteht.
Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der als Hohlprofil ausgebildeten Lagerringe (19) überlappend mit einem Rohrabschnitt (26) verbunden ist.
Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der als Hohlprofil ausgebildeten Lagerringe (30) mit wenigstens einem axial daneben angeordneten Rohrabschnitt (32) verbunden ist.
Wälzlager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrabschnitte (2, 3, 15; 19, 20, 26; 30, 32) aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
Wälzlager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrabschnitte (2, 3, 15, 19, 20, 26, 30, 32) unterschiedliche Wandstärken aufweisen.
Wälzlager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrabschnitte (2, 3, 15, 19, 20, 26, 30, 32) unterschiedliche Querschnittsprofile aufweisen.
Wälzlager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrabschnitte (2, 3, 15, 19, 20, 26, 30, 32) in Umfangsrichtung jedes als Hohlprofil ausgebildeten Lagerrings unterschiedliche Längsprofile aufweisen.