DE102014210908A1

DE102014210908A1 - Lagerring für ein Lager sowie ein Lager mit dem Lagerring und ein Verfahren zum Herstellen eines Lagerrings

Info

Publication number: DE102014210908A1
Application number: DE102014210908.6A
Authority: DE
Inventors: Rainer Spies; Thilo Beck; Peter Hetterich
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2014-06-06
Filing date: 2014-06-06
Publication date: 2015-12-17

Abstract

Ausführungsbeispiel betreffen einen Lagerring (22) für ein Lager (21) mit einem ersten Bereich (28) an einer in eine radiale Richtung gerichteten Mantelfläche (20) des Lagerrings (22) und einem zweiten Bereich (26) an der Mantelfläche (20) des Lagerrings (22), wobei der zweite Bereich (26) einen anderen Durchmesser aufweist, als der erste Bereich (28). Ferner weist der Lagerring (22) eine Stirnfläche (34) auf, mit wenigstens einer axialen Richtungskomponente, die sich zwischen dem ersten Bereich (28) und dem zweiten Bereich (26) erstreckt und einem Temperaturkompensationsring (27), der an der Mantelfläche (20) des Lagerrings (22) angeordnet ist, wobei der erste Bereich (28) über einen Radius (29) an die Stirnfläche (34) anschließt.

Description

Ausführungsbeispiele beziehen sich auf einen Lagerring für ein Lager sowie ein Lager mit dem Lagerring und ein Verfahren zum Herstellen eines Lagerrings.
Lager sind in vielen Anwendungen unterschiedlichen Temperaturbedingungen ausgesetzt. In manchen Fällen sind das Lager oder Komponenten des Lagers an Bauteilen angeordnet, die sich bei einer Temperaturänderung unterschiedlich zu dem Lager oder einem Bauteil des Lagers verhalten. Beispielsweise können sich die Bauteile bei einer Temperaturänderung unterschiedlich zueinander ausdehnen oder verformen. Dies kann beispielsweise bei Wälzlagern, die in einem Aluminiumgehäuse eingesetzt sind, aber auch bei anderen Lagern, der Fall sein. Deshalb werden bei solchen Wälzlagern in manchen Fällen Elemente zur Temperaturkompensation zwischen den Wälzlagerring und das Gehäuse eingebracht.
Es gibt konventionelle Wälzlager, die an einem Außenring einen Flansch aufweisen. Als Element zur Temperaturkompensation wird bei manchen konventionellen Außenringen ein Elastomerring neben dem Flansch angeordnet. Dazu wird der Elastomerring beispielsweise auf den Außenring geschoben.
Der Elastomerring weist meist einen sehr hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Wenn sich der Außenring und das Gehäuse unterschiedlich stark ausdehnen, soll sich der Elastomerring so stark ausdehnen, dass zumindest in axialer Richtung kein Spiel zwischen dem Gehäuse und dem Außenring auftritt. Dies kann beispielsweise bei einer Temperaturerhöhung oder -änderung passieren. Der Elastomerring soll also eine Spielvergrößerung, die sich zum Beispiel bei einer Betriebstemperatur ergeben kann, ausgleichen.
Herstellungsbedingt weisen konventionelle Außenringe an einer Grenze zwischen dem Flansch und der Mantelfläche des Außenrings mit dem kleineren Durchmesser oft einen Freistich auf. Der Freistich kann als radial umlaufende Nut ausgebildet sein.
Wenn Kräfte auf den Temperaturkompensationsring wirken, kann dieser unter Umständen beginnen zu fließen oder sich zu verformen. Dies kann in manchen Fällen dazu führen, dass ein Teil des Elastomerrings in den Frei- oder Einstich fließt. Dadurch kann ein Volumen des Temperaturkompensationsrings, das in dem Einstich geflossen ist, für den Ausgleich des Spiels verloren gehen. Um dies zu verhindern, wird bei manchen konventionellen Außenringen der Einstich durch einen Blechring abgedeckt. Dies führt oft dazu, dass ein weiteres Bauteil und ein weiterer Montageschritt notwendig sind. Diese Schwierigkeiten bei der Temperaturkompensation können auch bei anderen Lagerarten und deren Lagerringen und auch bei anderen Einbausituationen auftreten.
Es besteht daher ein Bedarf daran, einen Kompromiss zwischen der Vereinfachung einer Montage eines Lagerrings und dessen Fähigkeit, zuverlässig ein Spiel gegenüber einem anderen Bauteil auszugleichen, zu verbessern.
Diesem Bedarf tragen ein Lagerring, ein Lager oder ein Verfahren zum Herstellen eines Lagerrings nach einem der unabhängigen Ansprüche Rechnung.
Ausführungsbeispiele betreffen einen Lagerring für ein Lager mit einem ersten Bereich an einer in eine radiale Richtung gerichtete Mantelfläche des Lagerrings und einem zweiten Bereich an der Mantelfläche des Lagerrings. Der zweite Bereich weist einen anderen Durchmesser auf als der erste Bereich. Zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich ist eine Stirnfläche mit wenigstens einer axialen Richtungskomponente angeordnet. An der Mantelfläche des Lagerrings ist ein Temperaturkompensationsring angeordnet. Der erste Bereich schließt über einen Radius an die Stirnfläche an.
Dadurch, dass erste Bereich über einen Radius an die Stirnfläche anschließt, kann bei manchen Ausführungsbeispielen vermieden werden, dass zwischen dem Lagerring und dem Temperaturkompensationsring ein Hohl-, Leer- oder Zwischenraum entsteht oder vorhanden ist, wie beispielsweise ein Freistich oder eine Nut, in den der Temperaturkompensationsring oder dessen Material fließt, wenn er mit Druck oder Kraft beaufschlagt wird. Ein gesamtes Volumen des Temperaturkompensationsrings kann dann gegebenenfalls für eine Axialspielkompensation genutzt werden.
Ergänzend ist eine Oberfläche des Lagerrings bei manchen Ausführungsbeispielen zumindest abschnittsweise in einem Hartdrehverfahren bearbeitet. Bei manchen Ausführungsbeispielen können so ein Schleifen der Oberfläche, wofür aus fertigungstechnischen Gründen meist ein Freistich oder einer Nut vorgesehen wird, und damit auch der Freistich und/oder die Nut selbst, entfallen.
Ergänzend oder alternativ ist bei manchen Ausführungsbeispielen eine Größe des Radius abhängig von einem Werkzeug, mit dem die Mantelfläche des Lagerrings bearbeitet ist. Bei manchen Ausführungsbeispielen wird der Radius nicht in einem separaten Bearbeitungsschritt hergestellt, sondern ergibt sich vielmehr bei einer Oberflächenbearbeitung des Lagerrings durch die Form des Werkzeugs. Beispielsweise kann es sich dabei um einen Drehmeißel oder eine Wendeschneidplatte handeln. Der Radius kann in seiner Größe zum Beispiel von einem Radius an dem Werkzeug bzw. an der Wendeschneidplatte abhängig sein, der bei der Bearbeitung an dem Radius anliegt.
Bei manchen Ausführungsbeispielen weist der Radius einen Wert zwischen 0,1 mm und 5 mm auf, beispielsweise 0,5 mm. Zum Beispiel kann eine Herstellung des Radius in dieser Größe mit konventionellen Werkzeugen, Drehmeißeln und/oder Wendeschneidplatten ermöglicht werden. Ferner kann mit einem Radius der genannten Dimensionen unter Umständen eine günstigere Kerbwirkung als beispielsweise gegenüber einer Ecke oder einer scharfen Kante ermöglicht werden.
Bei manchen Ausführungsbeispielen liegt der Temperaturkompensationsring zumindest zeitweise und/oder abschnittsweise formschlüssig an der Mantelfläche des ersten Bereichs an. Ergänzend oder alternativ kann der Temperaturkompensationsring auch zumindest zeitweise und/oder abschnittsweise formschlüssig an der Stirnfläche des Lagerrings anliegen. Ebenfalls ergänzend oder alternativ kann der Temperaturkompensationsring auch zumindest zeitweise und/oder abschnittsweise formschlüssig an dem Radius des Lagerrings anliegen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann so erreicht werden, dass möglichst wenig Zwischenraum vorhanden ist und das gesamte Volumen des Temperaturkompensationsrings zur Temperaturkompensation zur Verfügung steht. Beispielsweise kann das formschlüssige Anliegen bei allen Betriebs- und/oder Temperaturzuständen der Fall sein. Optional kann das Anliegen auch nur in manchen Betriebszuständen der Fall sein.
Ergänzend oder alternativ unterscheidet sich bei manchen Ausführungsbeispielen ein Material des Lagerrings von einem Material des Temperaturkompensationsrings. Unter Umständen kann so eine Materialwahl für jedes der Bauteile ermöglicht werden, welche der Funktion des Bauteils am zuträglichsten ist. Bei dem Lagerring und dem Temperaturkompensationsring kann es sich um zwei einzelne Bauteile handeln, die nicht miteinander verbunden sind. Optional können der Lagerring und der Temperaturkompensationsring auch miteinander verbunden sein. Der Temperaturkompensationsring kann zumindest abschnittsweise einen Elastomer umfassen. Dadurch kann der Temperaturkompensationsring bei manchen Ausführungsbeispielen seine elastische Eigenschaft und sein Temperaturkompensationsvermögen erhalten. Ein Bauteil mit einem Temperaturkompensationsvermögen, beispielsweise der Temperaturkompensationsring, kann die Fähigkeit aufweisen, einen Raum zwischen zwei Bauteilen, der sich gegebenenfalls bei einer Temperaturerhöhung vergrößert, auszufüllen. Dazu kann das Bauteil zum Beispiel vorgespannt sein und/oder sich mit der Temperaturerhöhung ebenfalls ausdehnen. Der Lagerring selbst kann als Material beispielsweise einen Kunststoff, eine Metall, einen Stahl oder dergleichen umfassen.
Ergänzend oder alternativ kann der Temperaturkompensationsring einen Radius aufweisen, der eine in eine radiale Richtung gerichtete Mantelfläche des Temperaturkompensationsrings und eine Stirnfläche des Temperaturkompensationsrings, welcher eine axiale Richtungskomponente aufweist, verbindet. Beispielsweise kann dadurch ermöglicht werden, dass zwischen dem Temperaturkompensationsring und dem Lagerring möglichst wenig Zwischenraum vorhanden ist, in den das Material des Temperaturkompensationsrings zur Temperaturkompensation verloren gehen kann.
Ergänzend oder alternativ kann der Temperaturkompensationsring auch einen Radius aufweisen, der im Wesentlichen dem Radius des Lagerrings entspricht. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der Temperaturkompensationsring so formschlüssig an dem Lagerring anliegen.
Der Temperaturkompensationsring kann beispielsweise einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen, von dem eine Ecke, die in einem montierten Zustand der Stirnfläche und dem ersten Bereich des Lagerrings oder dem Radius an dem Lagerring zugewandt ist, abgerundet oder verrundet ist. Beispielsweise kann diese Ecke, auch in einem unbelasteten Zustand eine Form aufweisen, die formschlüssig an einer Gegenkontur des Übergangs zwischen dem ersten Bereich und der Stirnfläche anliegt. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der Temperaturkompensationsring dadurch in einem unbelasteten Zustand möglichst viele gemeinsame Kontaktflächen mit dem Lagerring und/oder dem benachbarten Bauteil aufweisen. Dadurch könnte das Entstehen von Hohlräumen zwischen dem Temperaturkompensationsring und den benachbarten Bauteilen zumindest reduziert oder sogar vermieden werden.
Bei manchen Ausführungsbeispielen weist der Temperaturkompensationsring einen Innendurchmesser auf, der im Wesentlichen einem Außendurchmesser der Mantelfläche des ersten Bereichs entspricht. Beispielsweise kann so ermöglicht werden, dass der Temperaturkompensationsring stramm auf dem Lagerring sitzt.
Ergänzend oder alternativ ist der Lagerring bei manchen Ausführungsbeispielen ein Innenring für ein Lager. In solchen Fällen weist der erste Bereich einen größeren Durchmesser auf als der zweite Bereich. Dann kann die Mantelfläche, an der der Temperaturkompensationsring angeordnet ist, nach radial innen gerichtet sein. Beispielsweise kann der Innenring an einer Welle montiert sein oder werden. Der Temperaturkompensationsring an dem Innenring kann dann gegebenenfalls ein Spiel zwischen dem Innenring und einem Anschlag der Welle ausgleichen.
Optional kann der Lagerring auch ein Außenring für ein Lager sein. Dann kann der erste Bereich einen kleineren Durchmesser aufweisen als der zweite Bereich. In diesem Fall ist die Mantelfläche nach radial außen gerichtet. Der Außenring kann gegebenenfalls in einem Gehäuse montiert sein. In vielen Fällen kann dann, zum Beispiel bei einer Temperaturveränderung, zwischen dem Gehäuse und dem Außenring ein Spiel auftreten. Der Temperaturkompensationsring kann sich in diesem Fall gegebenenfalls ausdehnen und das Spiel ausgleichen.
Ausführungsbeispiele betreffen ferner ein Lager mit dem Lagerring nach zumindest einem der Ausführungsbeispiele. Bei dem Lager kann es sich um ein Gleit- oder ein Wälzlager handeln. Somit könnte bei unterschiedlichen Lagerarten ein unterschiedliches Verhalten der Lagerbauteile, gegenüber Bauteilen, an denen die Lagerbauteile montiert sind, ausgeglichen werden.
Ausführungsbeispiele betreffen auch ein Verfahren zum Herstellen eines Lagerrings. Bei dem Verfahren wird ein Bauteil gehärtet, das an einer in eine radiale Richtung gerichtete Mantelfläche einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich aufweist, wobei der zweite Bereich einen anderen Durchmesser aufweist, als der erste Bereich und eine Stirnfläche mit einer axialen Richtungskomponente, die sich zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich erstreckt. Anschließend wird das Bauteil mittels eines Hartdrehverfahrens bearbeitet, sodass der erste Bereich über einen Radius an die Stirnfläche anschließt. Dann wird ein Temperaturkompensationsring auf den ersten Bereich aufgeschoben. Dadurch, dass das Bauteil mittels eines Hartdrehverfahrens bearbeitet wird, sodass der erste Bereich über einen Radius an die Stirnfläche anschließt, kann bei manchen Ausführungsbeispielen ein Bearbeitungsverfahren entfallen, das einen Freistich erfordert und damit auch der Freistich selbst. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann so das vollständige Volumen des Temperaturkompensationsrings zur Temperaturkompensation zur Verfügung stehen, weil dieser nicht in den Freistich verdrängt wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen, auf welche Ausführungsbeispiele jedoch nicht beschränkt sind, näher beschrieben.
So zeigen die Figuren schematisch die nachfolgenden Ansichten.
1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Lagers mit einem konventionellen Lagerring;
2a zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Lagers mit einem Lagerring gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
2b zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung des Lagerrings der 2a ohne den Temperaturkompensationsring; und
2c zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung des Temperaturkompensationsrings der 2a; und
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Lagerrings gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Darstellungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten. Ferner werden zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Darstellung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt.
1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Kegelrollenlagers 1 als Lager, mit einem konventionellen Lagerring als Außenring 2.
Das Kegelrollenlagerlager 1 umfasst auch einen Innenring 4. Zwischen dem Außenring 2 und dem Innenring 4 ist eine Mehrzahl von Kegelrollen geführt, von denen eine Kegelrolle 5 dargestellt ist. Der Außenring 2 weist einen Flansch 6 auf. Dieser dient dazu, das Kegelrollenlager 1 in einer axialen Richtung zu positionieren.
Bei dem Kegelrollenlager 1 handelt es sich um ein konventionelles Kegelrollenlager mit Temperaturkompensation. In axialer Richtung neben dem Flansch 6 ist als Temperaturkompensationsring 7 ein Elastomerring angeordnet. Der Temperaturkompensationsring 7 weist einen Rechteckquerschnitt auf. Ferner weist der Temperaturkompensationsring 7 einen sehr hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Beispielsweise kann der Temperaturkompensationsring 7 als Werkstoff Flur-Karbonkautschuk (FKM) oder hydrierter Acrylnitrilbutadien-Kautschuk (HNBR) umfassen. Ferner kann der Temperaturkompensationsring 7 aus jedem anderen elastischen Werkstoff oder Elastomer mit einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten ausgebildet sein.
Der Außenring 2 ist in einem Gehäuse 3 angeordnet. Bei dem Gehäuse 3 handelt es sich um ein Aluminiumgehäuse eines Getriebes. In dieses können zwei Kegelrollenlager, von denen in 1 nur eines dargestellt ist, beispielsweise in einer X-Anordnung, eingebaut werden. Bei manchen Betriebstemperaturen kann sich durch die unterschiedlichen Materialien des Außenrings 2 und des Gehäuses 3 eine Spielvergrößerung ergeben. Diese soll durch den Temperaturkompensationsring 7 ausgeglichen werden. Es soll verhindert werden, dass zwischen dem Außenring 2 und dem Gehäuse 3 in axialer Richtung M ein Spiel entsteht.
Zwischen dem Flansch 6 und einem Außenringmanteldurchmesser 8 mit einem kleineren Radius als der Flansch 6 ist als Ein- oder Freistich eine Nut 9 vorhanden. Die Nut 9 ergibt sich aus Fertigungserfordernissen. Die Nut 9 ist radial umlaufend ausgebildet. Das Material des Temperaturkompensationsrings 7 kann sich unter Umständen wie ein Fluid verhalten. Wenn der Temperaturkompensationsrings 7 mit Druck oder Kraft beaufschlagt wird, wird ein Material des Temperaturkompensationsrings 7 zumindest teilweise in die Nut 9 verdrängt. Dies kann beispielsweise durch die Temperaturerhöhung mit einhergehender Volumenausdehnung passieren. Durch dieses „Auffüllen“ der Nut 9 mit einem Teil des Temperaturkompensationsrings 7 geht ein Teil der Axialspielkompensation, die durch den Temperaturkompensationsrings 7 bewirkt werden soll, verloren.
Um zu verhindern, dass ein Teil des Temperaturkompensationsrings 7 in die Nut 9 fließt und für die Axialspielkompensation verloren geht, ist bei dem konventionellen Außenring 2 der 1 die Nut 9 durch einen Blechring 10 abgedeckt. Dies führt dazu, dass der Blechring 10 und der Temperaturkompensationsrings 7 montiert werden müssen. Es sind also zwei Bauteile notwendig. Dadurch wird die Montagezeit und ein Materialaufwand für das Kegelrollenlager 1 erhöht. Ferner ist der Temperaturkompensationsring 7 in axialer Richtung um eine Breite des Blechrings 10 verkürzt. Dadurch könnte sich eine Eigenschaft des Temperaturkompensationsrings 7 zur axialen Spielkompensation verschlechtern, weil er weniger Material umfasst. Der Blechring 10 eignet sich unter ungünstigen Betriebszuständen eventuell nicht, um die ungleichmäßige Verformung von Außenring 2 und Gehäuse 3 vollständig auszugleichen.
2a zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Lagers 21 mit einem Lagerring 22 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Der Lagerring 22 für das Lager 21 umfasst einen ersten Bereich 28 an einer in eine radiale Richtung gerichtete Mantelfläche 20 des Lagerrings 22 und einen zweiten Bereich 26 an der Mantelfläche 20 des Lagerrings 22. Der zweite Bereich 26 weist einen anderen Durchmesser auf als der erste Bereich 28. Zwischen dem ersten Bereich 28 und dem zweiten Bereich 26 ist eine Stirnfläche 34 mit wenigstens einer axialen Richtungskomponente angeordnet. An der Mantelfläche 20 des Lagerrings 22 ist ein Temperaturkompensationsring 27 angeordnet. Der erste Bereich 28 schließt über einen Radius 29 an die Stirnfläche 34 an.
Die 2b zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung des Lagerrings der 2a ohne den Temperaturkompensationsring 27. Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Lagerring 22 ein Kegelrollenlager-Außenring mit Flansch, wobei der Flansch auch als zweiter Bereich 26 bezeichnet werden kann. Damit weist der erste Bereich 28 einen kleineren Durchmesser auf als der zweite Bereich 26 und eine Oberfläche des Radius 29 ist ausschließlich auf einem größeren Durchmesser angeordnet als der erste Bereich 28. Der Radius 29 unterscheidet sich von einem Freistich, einer Nut oder einer Ecke. Beispielsweise ist der Übergang zwischen dem ersten Bereich 28 und der Stirnfläche 34 nutfrei, vertiefungsfrei und/oder freistichfrei ausgeführt. Beispielsweise kann der erste Bereich 28 einen Durchmesser von 122 mm, der zweite Bereich 26 einen Durchmesser von 134 und der Radius 29 0,5 mm betragen. Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann der Lagerring auch andere Abmessungen aufweisen.
Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Lagerring ein Innenring. Der erste Bereich weist dann einen größeren Durchmesser auf als der zweite Bereich und der Radius bzw. eine Oberfläche des Radius liegt auf einem kleineren Durchmesser als der erste Bereich. Ferner kann der Lagerring beispielsweise auch bei einem Wälzlager anderer Bauart oder einem Gleitlager eingesetzt sein.
Die beiden Bereiche 28 und 26 weisen jeweils eine zylindrische Form auf und sind in axialer Richtung, bezogen auf eine Mittelachse M, ausschließlich durch den Radius 29 und die Stirnfläche 34 verbunden. Die Stirnfläche 34 und der erste Bereich 28 schließen einen 90°-Winkel ein. Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann die Stirnfläche auch einen anderen Winkel mit dem ersten Bereich einschließen. Ergänzend oder alternativ kann die Stirnfläche auch einen Absatz aufweisen.
Der erste Bereich 28, welcher auch als Außenringmanteldurchmesser bezeichnet werden kann und die Stirnfläche 34, welche auch als eine Innenseite des Flanschs bezeichnet werden kann, sind durch Hartdrehen gefertigt oder zumindest oberflächenbearbeitet. Als Hartdrehverfahren kann zum Beispiel das Drehen von Material, beispielsweise einem Stahl mit einer Härte von mehr als 45 HRC (typischerweise zwischen 55–68 HRC) bezeichnet werden.
Das Lager 21, wie in 2a dargestellt, umfasst auch einen Innenring 24. Zwischen dem Lagerring 22 und dem Innenring 24 ist eine Mehrzahl von Kegelrollen geführt, von denen eine Kegelrolle 25 dargestellt ist. Das Lager 21 ist also im Wesentlichen analog zu dem Kegelrollenlager 1 ausgebildet, unterscheidet sich aber beispielsweise durch den Lagerring 22, welcher den Radius 29 und den Temperaturkompensationsring 27 aufweist. Das Lager 21 ist, wie das Kegelrollenlager 1 der 1, in einem Gehäuse 23 angeordnet. Das Gehäuse 23 weist einen ersten Bereich 32 auf mit einem Innendurchmesser, der im Wesentlichen einem Außendurchmesser des ersten Bereichs 28 entspricht. Ferner weist das Gehäuse 23 einen zweiten Bereich 33 auf mit einem Innendurchmesser, der im Wesentlichen einem Außendurchmesser des zweiten Bereichs 26 entspricht. In axialer Richtung weist der zweite Bereich 33 des Gehäuses 23 eine größere Ausdehnung auf als der zweite Bereich 26 des Lagerrings 22. Die Mantelfläche 20 ist nach radial außen gerichtet. So ergibt sich in einem eingebauten Zustand zwischen dem Gehäuse 23 und dem Lagerring 22 ein Raum in dem der Temperaturkompensationsring 27 aufgenommen ist und der durch den Temperaturkompensationsring 27 ausgefüllt ist.
Die 2c zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung des Temperaturkompensationsrings 27 der 2a, welcher auch als Elastomerring mit einem Gegenradius bezeichnet werden kann. Bei dem Gegenradius handelt es sich dabei um einen Radius 30, der eine nach radial innen gerichtet Mantelfläche 37 des Temperaturkompensationsring 27 mit einer Stirnfläche 31 des Temperaturkompensationsrings verbindet. Die Stirnfläche 31 ist eine axiale Richtung gerichtet und in einer Montagesituation dem zweiten Bereich 26 zugewandt und/oder liegt an der Stirnfläche 34 des Lagerrings 22 an. Die Mantelfläche 37 ist eine nach radial innen gerichtete Fläche des Temperaturkompensationsrings 27, die in einem montierten Zustand, wie in 2a erkennbar, an dem ersten Bereich des Lagerrings 22 anliegt. Der Temperaturkompensationsring 27 weist im Wesentlichen als Hauptquerschnitt einen Rechteckquerschnitt auf, wobei eine Ecke, die in einem montierten Zustand dem Radius 29 des Lagerrings 22 zugewandt ist, durch den Radius 30 abgenommen ist. Der Mantelfläche 37 ist in radialer Richtung gegenüberliegend zu der Ringmantelfläche 39 des Temperaturkompensationsrings 27 angeordnet. In axialer Richtung M ist der Temperaturkompensationsring durch eine Ringstirnfläche 35 begrenzt. Zumindest in einem unbelasteten Zustand schließen die benachbarten Flächen des Temperaturkompensationsrings 27 jeweils einen 90°-Winkel ein.
In einem montierten Zustand liegt der Temperaturkompensationsring 27 mit seinem Radius 30 formschlüssig an dem Radius 29 des Lagerrings 22, seiner Stirnfläche 31 formschlüssig an der Stirnfläche 31 des Lagerrings 22 und mit seiner nach radial innen gerichteten Mantelfläche 37 an dem ersten nach radial außen gerichteten Bereich 28 des Lagerrings 22 an. Ferner liegt der Temperaturkompensationsring 27 mit seiner nach radial außen gerichteten Ringmantelfläche 36 und der Ringstirnfläche 35, die dem zweiten Bereich 26 und dem Radius 29 oder 30 in axialer Richtung M abgewandt ist, an dem Gehäuse 23 an.
Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann der Temperaturkompensationsring auch jedwede andere Querschnittform aufweisen. Der Querschnitt kann zum Beispiel oval, quadratisch, rund, etc. ausgebildet sein. Der Temperaturkompensationsring kann eine Form aufweisen, die so ausgebildet ist, dass eine möglichst große Anlagefläche zu benachbarten Bauteilen entsteht. Optional kann auch der Temperaturkompensationsring mit einem anderen Querschnitt einen Gegenradius aufweisen. Der Gegenradius kann dann formschlüssig, eventuell auch in einem unbelasteten Zustand, an dem Radius des Lagerrings anliegen.
Der Temperaturkompensationsring 27 weist einen sehr hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Beispielsweise kann der Temperaturkompensationsring 27 als Werkstoff Fluorkarbon-Kautschuk (FKM) oder hydrierter Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (HMBR), ein Fluorelastomer (zum Beispiel mit der Herstellerbezeichnung „Viton“) oder ein Elastomer umfassen. Der Temperaturkompensationsring 27 kann beispielsweise auch aus jedem anderen elastischen Werkstoff mit einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten ausgebildet sein. Beispielsweise weist das Material des Temperaturkompensationsrings 27 eine Temperaturbeständigkeit bis ca. 150°C auf. Ferner kann es bei manchen Ausführungsbeispielen beständig gegen hoch additive Getriebeöle ausgebildet sein.
In axialer Richtung weist der Temperaturkompensationsring 27 eine größere Ausdehnung als der Temperaturkompensationsring 7 auf. Dies ist möglich, weil bei dem Lagerring 22 nach dem Ausführungsbeispiel kein Blechring zum Abdecken einer Nut eingebracht werden muss. Es ist keine Nut vorhanden. Dadurch geht, wenn der Temperaturkompensationsring 27 mit Druck beaufschlagt wird, kein Material für die Temperaturkompensation verloren.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens 40 zur Herstellung eines Lagerrings gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Bei dem Verfahren 40 wird in einem ersten Vorgang 44 ein Bauteil gehärtet. Das Bauteil weist an einer in eine radiale Richtung gerichteten Mantelfläche einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich auf, wobei der zweite Bereich einen anderen Durchmesser aufweist, als der erste Bereich. Ferner umfasst das Bauteil auch eine Stirnfläche mit einer axialen Richtungskomponente, die sich zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich erstreckt. Anschließend wird das Bauteil in einem weiteren Vorgang 44 mittels eines Hartdrehverfahrens bearbeitet, sodass der erste Bereich über einen Radius an die Stirnfläche anschließt. Dann wird in einem Vorgang 46 ein Temperaturkompensationsring auf den ersten Bereich aufgeschoben.
Bei einigen weiteren Ausführungsbeispielen können Merkmale, die in anderen Ausführungsbeispielen als Vorrichtungsmerkmal offenbart sind, auch als Verfahrensmerkmale implementiert sein. Ferner können gegebenenfalls auch Merkmale, die in manchen Ausführungsbeispielen als Verfahrensmerkmale implementiert sind, in anderen Ausführungsbeispielen als Vorrichtungsmerkmale implementiert sein.
Mit anderen Worten betreffen manche Ausführungsbeispiele ein Kegelrollenlager (Abk.: TRB) mit einer Temperaturkompensation und einen Flanschaußenring ohne Freistich. Hierbei handelt es sich um ein Kegelrollenlager mit einem Flansch an dem Außenring.
Eingesetzt werden derartige Lager zum Beispiel bei Getrieben mit Aluminium-Gehäusen, wobei die Kegelrollenlager in X-Anordnung eingebaut sind. Bei einer Betriebstemperatur ergibt sich oft eine Spielvergrößerung, die ausgeglichen werden soll. Abweichend von den konventionellen Lagerringen wird der Außenringmanteldurchmesser und die Innenseite des Flansches hart gedreht. Dadurch wird der Freistich zwischen Flansch und Manteldurchmesser vermieden.
Bei Kegelrollenlagern mit Flansch an dem Außenring wird üblicherweise ein Freistich zwischen Flansch und Manteldurchmesser angebracht, da beide Flächen geschliffen werden. Wird der Freistich nicht abgedeckt, fließt der Elastomerring unter Last in den Freistich. Bei dem eingangs in 1 dargestellten Lager 1 wird der Freistich oder die Nut 9 durch den Blechring 10, der auch als Blechscheibe bezeichnet werden kann, abgedeckt. Dies kann gegebenenfalls zusätzliche Montage- und Materialkosten verursachen. Wird die Flanschinnenseite und der Manteldurchmesser des Außenringes durch Hartdrehen fertig bearbeitet, dann kann der Freistich dazwischen entfallen. Zwischen Flanschinnenseite bzw. Stirnfläche 34 und Manteldurchmesser bzw. dem ersten Bereich 28 entsteht ein Radius 29, welcher sich aus dem Radius an einem Drehstahl ergibt, mit dem der Lagerring 22 bearbeite wird. Dieser Radius 29 kann fertigungstechnisch mit engen Toleranzen erzeugt werden. Der Gegenradius 30 hierzu an dem Temperaturkompensationsring 27, welcher beispielsweise als Polymerring ausgebildet sein kann, kann ebenfalls mit sehr engen Toleranzen gefertigt werden. Bei der Montage entsteht somit kaum Freiraum, in den sich der Temperaturkompensationsring 27 oder Elastomerring verdrängen kann. Somit kann der Blechring 10 entfallen. Dadurch kann eventuell ein Kostenvorteil entstehen.
Ein Lagerring oder ein Lager nach zumindest einem der Ausführungsbeispiele können in allen möglichen Anwendung und nicht nur wie für die Figuren beschrieben, in Getrieben mit einem Aluminiumgehäuse oder Kegelrollenlager in X-Anordnung eingesetzt werden. Beispielsweise kann ein Lager- oder Außenring nach zumindest einem der Ausführungsbeispiele in jedwedem Lager eingesetzt werden. Ferner kann der Lager- oder Außenring in einem Gleit- oder Wälzlager eingesetzt werden, auf welches axiale Kräfte wirken. Gegebenenfalls kann der Lagerring oder das Lager für alle möglichen Lagerungen eingesetzt werden, beispielsweise an Fahrzeuggetriebe an Lastkraftwagen, Personenkraftwagen (Abk.: LKW, PKW), Arbeitsmaschinen, Baustellenfahrzeugen oder dergleichen. Ferner können der Lagerring oder das Lager gemäß Ausführungsbeispielen auch zum Lagern von beweglichen Bauteilen, in anderen Anwendungen, zum Beispiel Werkzeugmaschinen, Arbeitsmaschinen, Fahrzeugen oder dergleichen, eingesetzt werden.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Ausführungsbeispiele sowie deren einzelne Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden.
Bezugszeichenliste

1: Kegelrollenlager
2: Außenring
3: Gehäuse
4: Innenring
5: Kegelrolle
6: Flansch
7: Temperaturkompensationsring
8: Außenmantelfläche
9: Einstich
10: Blechring
20: äußere Mantelfläche
21: Lager
22: Lagerring
23: Gehäuse
24: Innenring
25: Wälzkörper
26: zweiter Bereich
27: Temperaturkompensationsring
28: erster Bereich
29: Radius am Lagerring
30: Radius am Temperaturkompensationsring
31: Stirnfläche
32: erster Bereich
33: zweiter Bereich
34: Stirnfläche am Lagerring
35: Ringstirnfläche Temperaturkompensationsring
36: Ringmantelfläche Temperaturkompensationsring
37: Mantelfläche Temperaturkompensationsring radial innnen
40: Verfahren
42: Vorgang
44: Vorgang
46: Vorgang
M: axiale Richtung

Claims

Lagerring (22) für ein Lager (21) mit einem ersten Bereich (28) an einer in eine radiale Richtung gerichteten Mantelfläche (20) des Lagerrings (22); einem zweiten Bereich (26) an der Mantelfläche (20) des Lagerrings (22), wobei der zweite Bereich (26) einen anderen Durchmesser aufweist, als der erste Bereich (28); einer Stirnfläche (34) mit wenigstens einer axialen Richtungskomponente, die sich zwischen dem ersten Bereich (28) und dem zweiten Bereich (26) erstreckt; und einem Temperaturkompensationsring (27), der an der Mantelfläche (20) des Lagerrings (22) angeordnet ist; wobei der erste Bereich (28) über einen Radius (29) an die Stirnfläche (34) anschließt.
Lagerring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Mantelfläche (20) des Lagerrings (22) zumindest abschnittsweise in einem Hartdrehverfahren bearbeitet ist.
Lagerring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Größe des Radius (29) abhängig von einem Werkzeug ist, mit dem die Mantelfläche (20) des Lagerrings (22) bearbeitet ist.
Lagerring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Radius (29) einen Wert zwischen 0,1 mm und 5 mm aufweist.
Lagerring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Temperaturkompensationsring (27) zumindest zeitweise und/oder abschnittsweise formschlüssig an der Mantelfläche (20) des ersten Bereichs (28) und/oder der Stirnfläche (34) und/oder des Radius (39) des Lagerrings (22) anliegt.
Lagerring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich ein Material des Lagerrings (22) von einem Material des Temperaturkompensationsrings (27) unterscheidet.
Lagerring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Temperaturkompensationsring (27) einen Radius (30) aufweist, der eine in eine radiale Richtung gerichtete Mantelfläche (20) des Temperaturkompensationsring (27) und eine Stirnfläche (34) des Temperaturkompensationsrings (27), welche eine axiale Richtungskomponente aufweist, verbindet und/oder der Radius (30) im Wesentlichen dem Radius (29) des Lagerrings (22) entspricht.
Lagerring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lagerring (22) ein Innenring ist und der erste Bereich einen größeren Durchmesser aufweist als der zweite Bereich oder der Lagerring (22) ein Außenring ist und der erste Bereich (28) einen kleineren Durchmesser aufweist als der zweite Bereich (26).
Lager (21) mit einem Lagerring (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Verfahren (40) zum Herstellen eines Lagerrings (22) für ein Lager (21) mit folgenden Merkmalen: Härten (42) eines Bauteils wobei das Bauteil an einer in eine radiale Richtung gerichtete Mantelfläche (20) einen ersten Bereich (28) und einen zweiten Bereich (26) aufweist, wobei der zweite Bereich (26) einen anderen Durchmesser aufweist, als der erste Bereich (28) und eine Stirnfläche (34) mit einer axialen Richtungskomponente, die sich zwischen dem ersten Bereich (28) und dem zweiten Bereich (26) erstreckt; Bearbeiten (44) des Bauteils mittels eines Hartdrehverfahrens, sodass der erste Bereich (28) über einen Radius (29) an die Stirnfläche (34) anschließt; Aufschieben (46) eines Temperaturkompensationsrings (27) auf den ersten Bereich.