DE102017119477A1

DE102017119477A1 - Nadel- oder Rollenlager

Info

Publication number: DE102017119477A1
Application number: DE102017119477.0A
Authority: DE
Inventors: Walter Popp; Patrick Huebschmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-08-25
Filing date: 2017-08-25
Publication date: 2019-02-28
Also published as: WO2019037807A1

Abstract

Nadel- oder Rollenlager umfassend eine Hülse (2) oder Büchse und einen darin eingesetzten Nadel- oder Rollenkranz bestehend aus einem Käfig und daran gehalterten Nadeln oder Rollen, wobei der Nadel- oder Rollenkranz in der Hülse (2) oder Büchse beidseits axial gesichert ist, wobei zumindest an einer Seite der gezogenen Hülse (2) oder Büchse Rastmittel (6) vorgesehen sind, an denen eine den Nadel- oder Rollenkranz axial sichernde, korrespondierende Rastmittel (7) aufweisende Ringscheibe (4) fixiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Nadel- oder Rollenlager, umfassend eine Hülse oder Büchse und einen darin eingesetzten Nadel- oder Rollenkranz bestehend aus einem Käfig und daran gehalterten Nadeln oder Rollen, wobei der Nadel- oder Rollenkranz in der Hülse oder Büchse beidseitig axial gesichert ist.
Bei derartigen Nadel- oder Rollenlagern mit einer spanlosen, zumeist durch Tiefziehen hergestellten Hülse oder Büchse erfolgt das axiale Sichern des eingesetzten Nadel-oder Rollenkranzes durch an den Hülsenenden oder Büchsenende ausgebildete Borde. Während der eine Bord oder Büchsenboden üblicherweise bereits beim Ziehen der Hülse oder Büchse ausgebildet wird, wird der andere nach dem Einsetzen des Nadel- oder Rollenkranzes und gegebenenfalls auch zusätzlicher Dichtringe, Dichtscheiben oder Distanzscheiben durch mechanisches Umlegen des Hülsen- oder Büchsenrandes durch Bördeln oder dergleichen ausgebildet. Hierfür muss bei der konventionellen Lagerfertigung die bereits wärmebehandelte Hülse, die auch als Büchse bezeichnet werden kann, durch einen zusätzlichen Anlassschritt im Randbereich angelassen werden, um das bereits gehärtete Material wieder hinreichend weich zu glühen, so dass die Bördelfähigkeit gegeben ist. Dadurch entstehen prozessbedingt immer wieder Fehler aufgrund zu stark angelassener Hülsen- oder Büchsenränder oder zu gering angelassener Hülsen- oder Büchsenränder, was entweder zu einer Beeinflussung der angrenzenden Laufbahnhärte führen kann oder zu Störungen beim Bördelprozess selbst, wo sich dann Ausbrüche oder Risse bilden können. Auch kann sich durch eine zu starke Bördelung ein Materialaufwurf am Laufbandende ausbilden, was ebenfalls nachteilig ist, wie auch etwaige Flimmerspäne, die die Produktsauberkeit, das Geräuschverhalten und die Lebensdauer negativ beeinflussen können.
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein demgegenüber verbessertes Nadel- oder Rollenlager anzugeben.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Nadel- oder Rollenlager der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest an einer Seite der gezogenen Hülse oder Büchse Rastmittel vorgesehen sind, an denen eine den Nadel- oder Rollenkranz axial sichernde, korrespondierende Rastmittel aufweisende Ringscheibe fixiert ist.
Anderes als bisher, wird bei dem erfindungsgemäßen Nadel- oder Rollenlager an zumindest einer Seite (an der anderen Seite kann bereits beim Tiefziehen der Hülse oder Büchse der Bord ausgebildet werden) ein entsprechender axial sichernder Bord mittels einer hülsen- oder büchsenseitig verrasteten Ringscheibe ausgebildet. Hülsen- oder büchsenseitig sowie scheibenseitig sind entsprechende, miteinander zusammenwirkende Rastmittel vorgesehen, respektive ausgebildet, die ein einfaches Fixieren der Ringscheibe an der Hülse oder Büchse nach Befüllen mit dem Nadel-oder Rollenkranz und gegebenenfalls zusätzlichen Dichtringen, Dichtscheiben oder Distanzscheiben ermöglichen. Es ist lediglich erforderlich, über einen einfachen Auf- oder Anpressschritt die Ringscheibe an der Hülse oder Büchse zu verrasten, so dass der Käfig und Rollensatz sowie gegebenenfalls die Dichtringe, Dichtscheiben oder Distanzscheiben insgesamt axial gesichert werden. Natürlich wäre es grundsätzlich auch möglich, beidseits der Hülse bzw. einseitig an der Büchse entsprechende Rastmittel auszubilden und beidseits entsprechende Ringscheiben zu fixieren.
Für das Anbringen der Ringscheibe sind - außer der Ausbildung der Rastmittel an der Hülse oder Büchse - keine zusätzlichen spezifischen Wärmebehandlungsschritte vorzusehen, die sich nachteilig auf die Funktion des Lagers auswirken können. Darüber hinaus ist es grundsätzlich möglich, im Bedarfsfall das Lager nacharbeiten zu können, da eine verrastete Ringscheibe, mitunter auch Bordscheibe genannt, wieder demontiert werden kann, so dass eine zerstörungsfreie Nacharbeit respektive auch eine zerstörungsfreie Fehleranalyse möglich ist. Auch ist die Herstellung des Lagers deutlich schneller möglich, da das Verrasten der Ringscheibe wesentlich einfacher und schneller von statten gehen kann als das aufwendige Wärmebehandeln und nachfolgende Bördeln des Bordes. Auch kann grundsätzlich die offene Hülsen- oder Büchsenlänge etwas reduziert werden, da hülsen- oder büchsenseitig kein Bördelabschnitt vorzuhalten ist. Die Bordscheibe bietet darüber hinaus auch eine Schnittstelle für eine mögliche Ankopplung eines Sensors zur Zustandsüberwachung des Lagers (z. B. hinsichtlich Schwingungen, Temperatur, Drehzahl etc.), denn die Bordscheibe bietet eine definierte Verbindungsebene, an der ein solcher Sensor angeordnet werden kann.
Die Rastmittel der Hülse oder Büchse wie auch der Ringscheibe sind bevorzugt durch spanloses Umformen ausgearbeitet. Wie einleitend beschrieben, ist beim erfindungsgemäßen Nadel- oder Rollenlager die Hülse oder Büchse ein gezogenes Bauteil. Es besteht nun die Möglichkeit, unmittelbar beim Ziehen der Hülse oder Büchse bei entsprechender Werkzeugauslegung auch die entsprechenden Rastmittel respektive die entsprechende Rastgeometrie auszubilden oder diese unmittelbar danach mit einem entsprechenden Werkzeug ebenfalls spanlos durch Umformen auszubilden. In entsprechender Weise kann auch die Ringscheibe, die üblicherweise aus einem entsprechenden Blechmaterial ausgestanzt wird, sogleich beim Ausstanzen (Umformen) mit den entsprechenden Rastmitteln versehen werden.
Die Rastmittel der Hülse oder Büchse können dabei als umlaufende Rastnut oder als lokale, um den Umfang verteilte Ausnehmungen ausgebildet sein, während die Rastmittel der Ringscheibe als um den Umfang verteilte Rastvorsprünge ausgebildet sind. Die Rastvorsprünge rasten oder schnappen beim Fügen der Ringscheibe in die Rastnut oder die Rastausnehmungen der Hülse oder Büchse ein, so dass sich ein fester Verbund ergibt, der jedoch auch im Bedarfsfall wieder lösbar ist. Diese Rastverbindung kann ohne weiteres durch einen einfachen Anpressvorgang erreicht werden.
Dabei ist es entweder möglich, dass die Radialnut oder die Ausnehmungen nach außen offen sind und die Rastvorsprünge nach innen gerichtet sind, so dass die Ringscheibe die Hülse oder Büchse randseitig quasi umgreift. Alternativ kann die Anordnung auch umgekehrt sein, so dass hülsen- oder büchsenseitig die Radialnut oder die Ausnehmung nach innen und die scheibenseitigen Rastvorsprünge nach außen gerichtet sind, so dass die Scheibe komplett in die Hülse oder Büchse eingesetzt werden kann.
Die Wandstärke der Hülse oder Büchse sollte zwischen 0,5 - 5,0 mm betragen, es handelt sich wie ausgeführt erfindungsgemäß um eine gezogene, also spanlos hergestellte Hülse oder Büchse.
Neben dem Lager selbst betrifft die Erfindung ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Nadel- oder Rollenlagers der beschriebenen Art, mit folgenden Schritten:

- Herstellen einer Hülse oder Büchse mit einem an einer Seite ausgebildeten Axialbord oder Büchsenboden durch Ziehen eines Blechmaterials,
- Ausbilden von Rastmitteln an der anderen Seite durch spanloses Bearbeiten des Blechmaterials oder der Hülse oder Büchse, während oder nach dem Ziehen,
- Einbringen oder Aufsetzen eines mit Nadeln oder Rollen befüllten Käfigs und gegebenenfalls zusätzlicher Dichtringen, Dichtscheiben oder Distanzscheiben in oder auf die Hülse oder Büchse,
- Befestigen einer Rastmittel aufweisenden Ringscheibe an den Rastmitteln der Hülse oder Büchse.

Erfindungsgemäß wird also in einem ersten Schritt zunächst das Blechmaterial durch Ziehen spanlos umgeformt, um die Hülse oder Büchse mit einseitig ausgebildetem Axialbord herzustellen. Bereits während dieses Umformschrittes können die hülsen- oder büchsenseitige Rastmittel spanlos ausgearbeitet werden, alternativ kann dies auch in einem nachgeschalteten Arbeitsschritt, ebenfalls spanlos, erfolgen. Sodann wird in einem nächsten Schritt der Nadel- oder Rollenkranz und gegebenenfalls zusätzliche Dichtringen, Dichtscheiben oder Distanzscheiben montiert. Dies kann entweder dadurch erfolgen, dass diese in die Hülse oder Büchse eingesetzt werden, die Hülse / Büchse also quasi einen Außenring bildet. Alternativ ist es auch denkbar, den Nadel- oder Rollenkranz auf die Hülse oder Büchse aufzuschieben, das heißt, dass die Hülse oder Büchse in den Kranz eingreift und mithin den Innenring bildet.
In jedem Fall wird sodann in einem letzten Schritt die Ringscheibe hülsen- oder büchsenseitig angesetzt und verrastet.
Das Ausbilden der Rastmittel an der Hülse oder Büchse nach dem Ziehen kann beispielsweise durch Prägen oder Rollieren erfolgen, wobei die Aufzählung dieser spanlosen Umformverfahren nicht abschließend ist.
Die Rastmittel der Hülse oder Büchse selbst sind bevorzugt als umlaufende Nut oder als lokale, um den Umfang verteilte Ausnehmungen ausgebildet, wobei die Radialnut oder die Ausnehmungen entweder nach außen offen oder nach innen offen ausgebildet werden können.
Das verwendete Blechmaterial sollte eine Wandstärke zwischen 0,5 --5,0 mm aufweisen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:

1 eine Prinzipdarstellung, im Schnitt, eines Nadel- oder Rollenlagers ohne Nadel- oder Rollenkranz,
2 eine vergrößerte Ansicht des Bereichs II aus 1,
3 eine Perspektivansicht der Ringscheibe der Anordnung aus 1,
4 eine Prinzipdarstellung, im Schnitt, eines erfindungsgemäßen Nadel- oder Rollenlagers einer zweiten Ausführungsform ohne Nadel- oder Rollenkranz,
5 eine vergrößerte Teilansicht des Bereichs V aus 4,
6 eine Perspektivansicht der Hülse mit der Ringscheibe der Anordnung aus 4, und
7 eine Perspektivansicht der Ringscheibe der Anordnung aus 4.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Nadel- oder Rollenlager 1 einer ersten Ausführungsform, wobei der Nadel- oder Rollenkranz nicht dargestellt ist. Gezeigt ist eine zylindrische Hülse 2, die durch Ziehen eines dünnen Blechmaterials, das eine Wandstärke zwischen 0,5 - 5,0 mm aufweist, spanlos hergestellt wurde. An einem Hülsenende ist ein radial nach innen gerichteter Bord 3 beim Tiefziehen ausgebildet, der als axialer Anschlag oder als axiale Sicherung für den nicht näher gezeigten Nadel- oder Rollenkranz dient.
An der gegenüberliegenden Seite ist diese axiale Sicherung über eine lösbar angeordnete Ringscheibe 4, die ein separates Bauteil ist und ebenfalls aus einem, im gezeigten Beispiel noch dünnwandigeren, Blechmaterial hergestellt ist, gebildet. Auch diese Ringscheibe wird spanlos vorzugsweise durch einen Ziehprozess hergestellt.
Die Verbindung von Hülse 2 und Ringscheibe 4 erfolgt über eine Rastverbindung 5, wozu an der Hülse 2 erste Rastmittel 6 und an der Ringscheibe 4 zweite Rastmittel 7 ausgebildet respektive vorgesehen sind.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das hülsenseitige erste Rastmittel 6 als ringförmig umlaufende, radial nach außen offene Rastnut 8 ausgebildet, die beispielsweise unmittelbar beim Ziehen der Hülse ausgebildet werden kann oder in einem daran anschließenden Verfahrensschritt beispielsweise durch Rollieren oder Prägen.
Demgegenüber sind die zweiten Rastmittel 7 der Ringscheibe 4 als radial nach innen eingebogene Rastvorsprünge 9 ausgebildet, wobei - siehe 3 - um den Umfang verteilt im gezeigten Ausführungsbeispiel sechs derartige Rastvorsprünge 9 vorgesehen sind.
Wie die Schnittansicht gemäß 2 zeigt, schnappen die Rastvorsprünge 7 hinter die Rastschulter 10, die die Rastnut 8 an deren Ende begrenzt. Das Einschnappen wird dadurch erreicht, dass die Ringscheibe 4 nach Einsetzen des Nadel- oder Rollenkranzes sowie gegebenenfalls auch zusätzlicher Dichtringe, Dichtscheiben oder Distanzscheiben auf die Hülse 2 aufgedrückt wird. Hierbei werden die Rastvorsprünge 9 geringfügig radial nach außen gebogen, mit weiterem Aufdrücken schnappen sie sodann in die Rastnut 8 ein, so dass die feste, jedoch lösbare Verbindung gegeben ist.
Die 4 bis 7 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Nadel- oder Rollenlagers 1, wobei für gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen verwendet werden.
4 zeigt eine ähnliche Schnittansicht wie 1, auch dort ist die Hülse 2 mit dem beim Ziehen der Hülse bereits ausgeformten Bord 3 gezeigt. Die gegenüberliegende Axialsicherung wird auch hier mittels einer Ringscheibe 4 realisiert, die lösbar über eine Rastverbindung 5 mit der Hülse 2 verbunden ist.
5 zeigt, ähnlich wie 2, eine vergrößerte Teilansicht des Bereichs der Rastverbindung. Gezeigt ist zum einen die Hülse 2 mit ihren ersten Rastmittel 6 als ringförmig umlaufende, radial nach innen offene Rastnut 11 ausgebildet.
An der Ringscheibe 4 sind die zweiten Rastmittel 7 ausgebildet, die - ähnlich wie bei der Ausgestaltung gemäß 1 - in Form mehrerer um den Umfang verteilter, jedoch radial nach außen gerichteter Rastvorsprünge 12 ausgebildet sind.
Beim Fügen der Ringscheibe 4 mit der Hülse 2 nach Einsetzen des Nadel- oder Rollenkranzes sowie gegebenenfalls auch zusätzlicher Dichtringe, Dichtscheiben oder Distanzscheiben, wird die Ringscheibe 4 wiederum auf die Hülse stirnseitig aufgesetzt und aufgedrückt. Die Rastvorsprünge 12 werden hierbei leicht nach innen gedrückt und schnappen hinter die die jeweilige Rastnut 11 begrenzende Rastschulter 13, so dass sich ein fester, jedoch lösbarer Rastverbund ergibt.
7 zeigt in einer vergrößerten Prinzipdarstellung die Ringscheibe 4 mit den Rastvorsprüngen 12. Ersichtlich sind diese radial nach außen gerichtet, so dass sie von innen in die entsprechende Rastnut 11 einschnappen und eingreifen.
Auch hier kann die Rastnut 11 bereits während des Tiefziehens der Hülse 2 ausgebildet werden. Denkbar ist es aber auch, diese in einem nachgeschalteten Verfahrensschritt durch spanloses Umformen auszubilden, beispielsweise durch Rollieren oder Prägen.
Wie beschrieben weist die Hülse oder Büchse eine Wanddicke zwischen 0,5 - 5,0 mm auf, so dass sie in einem Ziehverfahren spanlos aus einem entsprechenden Blechmaterial umgeformt werden kann und auch ohne weiteres der Bord 3 ausgebildet werden kann. Die Ringscheibe 4 hingegen kann, wie insbesondere 1 zeigt, aus einem demgegenüber dünneren Material als das Hülsen- oder Büchsenmaterial gebildet sein. Beide können aber auch gleiche Wandstärke aufweisen.
Bezugszeichenliste

1: Nadel- oder Rollenlager
2: Hülse Bord
4: Ringscheibe
5: Rastverbindung
6: erstes Rastmittel
7: zweites Rastmittel
8: Rastnut
9: Rastvorsprung
10: Rastschulter
11: Rastnut
12: Rastvorsprung
13: Rastschulter

Claims

Nadel- oder Rollenlager umfassend eine Hülse (2) oder Büchse und einen darin eingesetzten Nadel- oder Rollenkranz bestehend aus einem Käfig und daran gehalterten Nadeln oder Rollen, wobei der Nadel- oder Rollenkranz in der Hülse (2) oder Büchse beidseits axial gesichert ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an einer Seite der gezogenen Hülse (2) oder Büchse Rastmittel (6) vorgesehen sind, an denen eine den Nadel- oder Rollenkranz axial sichernde, korrespondierende Rastmittel (7) aufweisende Ringscheibe (4) fixiert ist.
Nadel- oder Rollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastmittel (6, 7) der Hülse (2) oder Büchse und/oder der Ringscheibe (4) durch spanloses Umformen ausgearbeitet sind.
Nadel- oder Rollenlager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastmittel (6) der Hülse (2) oder Büchse als umlaufende Rastnut (8, 11) und die Rastmittel (7) der Ringscheibe (4) als um den Umfang verteilte Rastvorsprünge (9, 12) ausgebildet sind.
Nadel- oder Rollenlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastnut (8) nach außen offen und die Rastvorsprünge (9,) der Ringscheibe (4) nach innen gerichtet sind, oder dass die Rastnut (11) nach innen offen und die Rastvorsprünge (12) der Ringscheibe (4) nach außen gerichtet ist.
Nadel- oder Rollenlager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der Hülse (2) oder Büchse zwischen 0,5 - 5,0 mm beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines Nadel- oder Rollenlagers nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit folgenden Schritten: - Herstellen einer Hülse (2) oder Büchse mit einem an einer Seite ausgebildeten Bord (3) oder Büchsenboden durch Ziehen eines Blechmaterials, - während oder nach dem Ziehen Ausbilden von Rastmitteln (6) an der anderen Seite durch spanloses Bearbeiten des Blechmaterials oder der Hülse (2) oder Büchse, - Einbringen oder Aufsetzen eines mit Nadeln oder Rollen befüllten Käfigs in oder auf die Hülse (2) oder Büchse, - Befestigen einer Rastmittel (7) aufweisenden Ringscheibe (4) an der Rastmitteln (6) der Hülse (2) oder Büchse.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastmittel (6) nach dem Ziehen durch Prägen oder Rollieren an der Hülse (2) oder Büchse ausgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastmittel (6) der Hülse (2) oder Büchse als umlaufende Rastnut (8, 11) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastnut (8, 11) nach außen offen oder nach innen offen ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Blechmaterial mit einer Wandstärke zwischen 0,5 - 5,0 mm verwendet wird.