DE102016210331A1

DE102016210331A1 - Kegelrollenlager und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE102016210331A1
Application number: DE102016210331.8A
Authority: DE
Inventors: Alexander Schamin
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-06-10
Filing date: 2016-06-10
Publication date: 2017-12-14

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kegelrollenlager (1), zumindest umfassend einen Lagerring, einen dem Lagerring zugeordneten Satz Kegelrollen (6), und einen die Kegelrollen (6) führenden, plastisch in seine Funktionsform verformten sowie die Kegelrollen (6) am Lagerring haltenden Metallkäfig (8). Zum Zusammenbau des Kegelrollenlagers (1) wird der konische Metallkäfig (8) mit geschlossenen Käfigtaschen mit seinem kleineren Endring (14) voraus über die größeren Stirnseiten der Kegelrollen (6) geschoben, wobei sich deren größerer Endring (12) an die größeren Stirnflächen (18) der Kegelrollen (6) anlegt und dessen kleinerer Endring (14) radial innerhalb der Kegelrollen (6) verbleibt. Sodann wird der innere Endring (14) des Metallkäfigs radial so weit aufgeweitet, dass er sich an die kleineren Stirnflächen (22) der Kegelrollen anlegt und die die Endringe verbindenden Seitenstege sich an die Mantelflächen der Kegelrollen (6) anlegen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kegelrollenlager, welches einen Lagerring, einen dem Lagerring zugeordneten Satz Kegelrollen, und einen die Kegelrollen führenden, plastisch in seine Funktionsform verformten sowie die Kegelrollen am Lagerring haltenden Metallkäfig. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung desselben gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3.
Kegelrollenlager der genannten Art sind im Allgemeinen so aufgebaut, dass deren Innenring zwei radial nach außen abstehende Halteborde aufweist und der Außenring ohne Borde ausgebildet ist. Der Rollensatz ist dadurch am Innenring gehalten. Zum Zusammenbauen des Kegelrollenlagers werden die Kegelrollen in einen geschlossene Taschen aufweisenden Käfig eingelegt, welcher an seiner dem kleineren Rollendurchmesser zugeordneten Seite so stark aufgeweitet ist, dass der Rollensatz über den kleineren Haltebord des Innenringes geschoben werden kann. Danach wird der Käfig an seinem dem kleineren Rollendurchmesser zugewandten Ende plastisch so weit zusammengedrückt, dass die Kegelrollen in Anlage an der Laufbahn gehalten werden und durch die beiden Borde am Innenring in den beiden axialen Richtungen fixiert sind. Da die Taschenbreite des Käfigs kleiner ist als der Rollendurchmesser, können die Kegelrollen aus dem Käfig radial nach außen nicht herausfallen. Der Innenring, die Kegelrollen und der Käfig bilden demnach eine Baugruppe mit unverlierbar angeordneten Kegelrollen, auf die ein im Allgemeinen keine Halteborde aufweisender Außenring axial aufgeschoben werden kann. Der große, massive Haltebord am Innenring hat dabei insbesondere die Aufgabe, die auf das Kegelrollenlager wirkenden Axialkräfte aufzunehmen.
Die Fertigung und Bearbeitung des Innenrings mit seinen zwei Halteborden ist verhältnismäßig aufwendig sowie teuer und erfordert sehr spezielle Werkzeuge. Außerdem gibt es konstruktive Vorgaben, bei denen es von Vorteil ist, anstelle des Innenringes den Außenring mit den Kegelrollen und dem Käfig zu einer Baugruppe vorzumontieren und danach das Lager durch Einschieben des Innenrings zu vervollständigen. Es sei hier bemerkt, dass grundsätzlich anstelle eines Innenringes die innere Laufbahn für die Kegelrollen auch direkt an einem zu lagernden Bauteil ausgebildet sein kann.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kegelrollenlager der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3 vorzustellen, bei welchem der Außenring mit den Kegelrollen und dem Käfig zu einer Baugruppe vormontiert werden, und welches herstellungstechnisch einfacher sowie preiswerter als herkömmliche Kegelrollenlager ist.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie des Patentanspruchs 3, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den jeweiligen Unteransprüchen entnehmbar sind.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die am Beispiel herkömmlicher Kegelrollenlager beschriebene Art und Weise des Zusammenbaus unter Beachtung einiger Besonderheiten umkehren lässt, wobei sich zusätzlich eine konstruktive und herstellungstechnische Verbesserung verwirklichen lässt.
Demnach geht die Erfindung einerseits aus von einem Kegelrollenlager, zumindest umfassend einen Lagerring, einen dem Lagerring zugeordneten Satz Kegelrollen, und einen die Kegelrollen führenden, plastisch in seine Funktionsform verformten sowie die Kegelrollen am Lagerring haltenden Metallkäfig.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist dieses Kegelrollenlager gekennzeichnet durch einen an seiner größeren Innenumfangskante mit einem Haltebord versehenen äußeren Lagerring, einen an der inneren Laufbahn des äußeren Lagerringes anliegenden Satz Kegelrollen, und einen die Kegelrollen radial nach innen abstützenden Metallkäfig.
Der aus den Kegelrollen und dem Metallkäfig bestehende Rollensatz ist axial in eine Richtung durch den an der Innenumfangskante des äußeren Lagerringes ausgebildeten Haltebord, in der anderen axialen Richtung durch die konische Verengung des äußeren Lagerrings, sowie radial nach innen durch den Metallkäfig gehalten, so dass insoweit eine Baugruppe mit unverlierbar angeordneten Kegelrollen gebildet ist.
Diese Baugruppe kann durch einen an seiner größeren Innenumfangskante mit einem zur Aufnahme der Axiallasten ausgebildeten massiven Haltebord versehenen Innenring zu einem Kegelrollenlager vervollständigt werden.
Für den Zusammenbau wird von einem Verfahren ausgegangen, bei welchem nach dem Zusammenfügen eines Lagerringes, der zugeordneten Kegelrollen sowie eines plastisch verformbaren Metallkäfigs dieser letztere in eine die Kegelrollen am Lagerring haltende Form verformt wird.
Zur Lösung der oben genannten verfahrensbezogenen Aufgabe sind dabei erfindungsgemäß die folgenden Schritte vorgesehen:

– Die Kegelrollen werden in einen äußeren, an seiner größeren Innenumfangskante mit einem Haltebord versehenen Lagerring eingelegt und gleichmäßig über dessen Umfang verteilt;
– es wird ein konischer Metallkäfig mit geschlossenen, von einem größeren Endring, einem kleineren Endring und die Endringe miteinander verbindenden Seitenstegen begrenzten Käfigtaschen bereitgestellt;
– der Metallkäfig wird mit seinem kleineren Endring axial voraus über die größere Stirnseite der Kegelrollen derart geschoben, dass sich der größere Endring an die größeren Stirnflächen der Kegelrollen anlegt und der kleinere Endring radial innerhalb der Kegelrollen verbleibt;
– der kleinere Endring des Metallkäfigs wird radial so weit aufgeweitet, dass er sich an die kleineren Stirnflächen der Kegelrollen anlegt und die die Endringe verbindenden Seitenstege sich an die Mantelflächen der Kegelrollen anlegen.

Dadurch, dass der durchmesserkleinere Endring des Metallkäfigs zunächst im Durchmesser kleiner als der durch die kleineren Stirnflächen der Kegelrollen definierte Innenumfang ist, lässt sich der Metallkäfig ohne weiteres so weit über die Kegelrollen schieben, bis der größere Endring an den größeren Stirnflächen der Kegelrollen anliegt. Sodann wird der kleinere Endring in seine Funktionsform verformt, wobei er sich an die kleineren Stirnflächen der Kegelrollen anlegt und sich zugleich die Seitenstege an die Mantelfläche der Kegelrollen anlegen. Auf diese Weise ist der Rollensatz in einer axialen Richtung durch den kleinen Haltebord am äußeren Lagerring und in der anderen Axialrichtung durch die radiale Verengung dieses Lagerringes gesichert. Ein Haltebord an der kleineren Innenumfangskante des äußeren Lagerringes ist deshalb nicht erforderlich. Da die Breite der Käfigtaschen geringer als die der Kegelrollen ist, sind diese auch gegen ein Herausfallen radial nach innen gesichert. Es ergibt sich so eine Baugruppe mit unverlierbar angeordneten Rollen.
In diese Baugruppe kann ein an seiner größeren Innenumfangskante mit einem massiven, die auf das Lager wirkenden Axialkräfte aufnehmenden Haltebord versehener innerer Lagerring eingeschoben werden. Der bei herkömmlichen Kegelrollenlagern vorgesehene kleine Haltebord an der kleineren Innenumfangskante des inneren Lagerringes kann entfallen, so dass dessen Herstellung und Bearbeitung erheblich vereinfacht wird.
Die Erfindung lässt sich anhand eines Ausführungsbeispiels weiter erläutern. Dazu ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. In dieser zeigt
1 eine aus einem äußeren Lagerring, zugeordneten Kegelrollen und einem Käfig gebildete Baugruppe in einem Teil-Längsschnitt,
2 die Baugruppe gemäß 1 in einer axialen Draufsicht,
3 die Baugruppe gemäß 1 mit radial aufgeweitetem Käfig,
4 die Baugruppe gemäß 3 in einer axialen Draufsicht, und
5 einen Teil-Längsschnitt durch ein fertig montiertes Kegelrollenlager mit der Baugruppe gemäß den 1 bis 4.
Die in der 1 dargestellte Baugruppe 2 umfasst einen äußeren Lagerring 4, einen Satz Kegelrollen 6 und einen Lagerkäfig. Der äußere Lagerring 4 ist an seiner größeren Innenumfangskante mit einem kleinen Haltebord 10 ausgestattet. Die Kegelrollen 6 liegen an diesem Haltebord 10 axial an.
Der Lagerkäfig ist als konischer Metallkäfig 8 ausgebildet, mit geschlossenen, von einem größeren Endring 12, einem kleineren Endring 14 sowie diese beiden Endringe 12, 14 miteinander verbindenden Seitenstegen 16 begrenzten Käfigtaschen, wie an sich bekannt ist.
Wie 1 zeigt, hat der durchmessergrößere Endring 12 des Metallkäfigs 8 einen Durchmesser derart, dass er sich etwa mittig an die größeren Stirnflächen 18 der Kegelrollen 6 anlegt, während der durchmesserkleinere Endring 14 einen solchen Durchmesser hat, dass er radial innerhalb der Kegelrollen 6 angeordnet ist. Hierdurch kann der Metallkäfig 8 mit seinem durchmesserkleinere Endring 14 voraus in 1 von rechts nach links über die größeren Stirnseiten 18 der in den äußeren Lagerring 4 eingelegten Kegelrollen 6 geschoben werden.
Nach diesem Montageschritt wird der durchmesserkleinere Endring 14 des Metallkäfigs 8 radial aufgeweitet, wie dies in 4 durch die Pfeile 20 angedeutet ist, bis sich der durchmesserkleinere Endring 14 an die kleineren Stirnflächen 22 der Kegelrollen 6 anlegt, wie aus den 3 und 4 ersichtlich ist. Gleichzeitig legen sich die Seitenstege 16 des Metallkäfigs 8 an die Mantelfläche der Kegelrollen 6 an, so dass diese radial nach innen abgestützt sind.
Die Kegelrollen 6 sind in 3 axial nach rechts durch den Haltebord 10 und nach links durch den durchmesserkleineren Endring 14 des Metallkäfigs 8 gesichert. Der gesamte, aus den Kegelrollen 6 und dem Metallkäfig 8 bestehende Rollensatz ist darüber hinaus in 3 nach links dadurch gesichert, dass sich die innere Lauffläche 24 des äußeren Lagerrings 4 nach radial innen verengt.
5 zeigt ein mit der Baugruppe 2 gemäß den 1 und 3 hergestelltes Kegelrollenlager 1, welches durch einen inneren Lagerring 26 vervollständigt ist. Der Lagerinnenring 26 weist an seiner größeren Innenumfangskante in an sich bekannter Weise einen zur Aufnahme von auf das Kegelrollenlager 1 wirkenden Axialkräften vorgesehenen und dimensionierten, sich radial nach außen erstreckenden Haltebord 28 auf. Da insbesondere der innere Lagerring 26 mit nur einem Haltebord 28 ausgestattet ist, ist seine Fertigung im Vergleich zu üblichen inneren, mit zwei Halteborden ausgestatteten Lagerringen erheblich einfacher und damit preiswerter.
Bezugszeichenliste

1: Kegelrollenlager
2: Baugruppe
4: Äußerer Lagerring
6: Kegelrollen
8: Lagerkäfig; Metallkäfig
10: Haltebord
12: Großer Endring des Metallkäfigs
14: Kleiner Endring des Metallkäfigs
16: Seitenstege des Metallkäfigs
18: Große Stirnflächen der Kegelrollen
20: Pfeil
22: Kleine Stirnfläche der Kegelrollen
24: Lauffläche des äußeren Lagerrings
26: Innerer Lagerring
28: Haltebord am inneren Lagerring

Claims

Kegelrollenlager (1), zumindest umfassend einen Lagerring, einen dem Lagerring zugeordneten Satz Kegelrollen (6), und einen die Kegelrollen (6) führenden, plastisch in seine Funktionsform verformten sowie die Kegelrollen (6) am Lagerring haltenden Metallkäfig (8), gekennzeichnet durch einen an seiner größeren Innenumfangskante mit einem Haltebord (10) versehenen äußeren Lagerring (4), einen an der inneren Laufbahn (24) des äußeren Lagerringes (4) anliegenden Satz Kegelrollen (6), und einen die Kegelrollen (6) radial nach innen abstützenden Metallkäfig (8).
Kegelrollenlager nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen an seiner größeren Innenumfangskante mit einem Haltebord (28) versehenen inneren Lagerring (26).
Verfahren zum Herstellen eines Kegelrollenlagers (1) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei nach dem Zusammenfügen eines Lagerringes (4), der zugeordneten Kegelrollen (6) sowie eines plastisch verformbaren Metallkäfigs (8) dieser in eine die Kegelrollen (6) am Lagerring (4) haltende Form verformt wird, gekennzeichnet durch die Schritte: – Die Kegelrollen (6) werden in einen äußeren, an seiner größeren Innenumfangskante mit einem Haltebord (10) versehenen Lagerring (4) eingelegt und gleichmäßig über dessen Umfang verteilt; – es wird ein konischer Metallkäfig (8) mit geschlossenen, von einem größeren Endring (12), einem kleineren Endring (14) und die Endringe (12, 14) miteinander verbindenden Seitenstegen (16) begrenzten Käfigtaschen bereitgestellt; – der Metallkäfig (8) wird mit seinem kleineren Endring (14) axial voraus über die größere Stirnseite (18) der Kegelrollen (6) derart geschoben, dass sich der größere Endring (12) an die größeren Stirnflächen (18) der Kegelrollen (6) anlegt und der kleinere Endring (14) radial innerhalb der Kegelrollen (6) verbleibt; – der kleinere Endring (14) des Metallkäfigs (8) wird radial so weit aufgeweitet, dass er sich an die kleineren Stirnflächen (22) der Kegelrollen (6) anlegt und die die Endringe (12, 14) verbindenden Seitenstege (16) sich an die Mantelflächen der Kegelrollen (6) anlegen.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die aus äußerem Lagerring (4), Kegelrollen (6) und Metallkäfig (8) bestehende Baugruppe (2) ein an seiner größeren Innenumfangskante mit einem Haltebord (28) versehener innerer Lagerring (26) eingeschoben wird.