DE102017222795A1 - Lageranordnung - Google Patents

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DE102017222795A1
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Steffen Sendner
Sven Simon
Jesko-Henning Tanke
Johannes Ullmann
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Abstract

Offenbart wird eine Lageranordnung (1) mit einem ersten (2) und einem zweiten Wälzlager (4), wobei das erste (2) und das zweite Wälzlager (4) jeweils einen Innenring und einen Außenring aufweisen, wobei die Innenringe und/oder die Außenringe eine Wälzkörperlauffläche (14, 16) aufweisen, die mittels eines ersten (6, 8) und eines zweiten (10, 12) Bordelements axial begrenzt ist, wobei die Innenringe und/oder die Außenringe des ersten (2) und des zweiten Wälzlagers (4) axial nebeneinander angeordnet sind, wobei die angrenzenden ersten (6, 8) oder zweiten (10, 12) Bordelemente der Innenringe und/oder der Außenringe des ersten (2) und des zweiten Wälzlagers (4) als ein gemeinsames Bordelement (18) ausgebildet sind.

Description

  • Vorliegende Erfindung betrifft eine Lageranordnung mit einem ersten und einem zweiten Wälzlager gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Lageranordnung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 8.
  • Allgemein weisen Lagerringe für Wälzlager zumindest eine um eine Lagerachse umlaufende Lauffläche für Wälzkörper auf. Diese Lauffläche kann über Borde, nämlich einen Führungsbord und einen Haltebord axial begrenzt werden, wobei die Borde zur Führung bzw. Abstützung der Wälzkörper dienen. Insbesondere bei Kegelrollenlagern nimmt der Führungsbord die im Betrieb entstehenden axialen Kräfte der Wälzkörper auf, wohingegen der Haltebord lediglich eine Haltefunktion ausübt, die die Wälzkörper beispielsweise während des Transports oder der Montage an einem Herausfallen hindert.
  • Typischerweise sind die Borde einstückig mit dem Lagerring ausgebildet. Die Herstellung eines Lagerrings mit einstückig ausgebildeten Borden ist jedoch im Vergleich zu bordlosen Wälzlagern aufwendig und kostenintensiv. Zudem entstehen bei der Bearbeitung mit einem Drehwerkzeug Einschränkungen hinsichtlich der geometrischen Ausgestaltung der Borde, die aus dem Einfahren des Drehwerkzeugs resultieren. Aus diesem Grund sind Spezialwerkzeuge nötig, um die gesamte Laufbahn inklusive der Borde auszubilden.
  • Es ist daher bekannt, insbesondere den Haltebord durch ein separates Bauteil auszuführen. Hierbei wird der Haltebord auf den Lagerring aufgesetzt und mit diesem fest verbunden. Allerdings sind hier zusätzliche Positionierungswerkzeuge erforderlich, um eine präzise Anordnung des Haltebords zu gewährleisten. Des Weiteren kann sich insbesondere bei Kegelrollenlagern, die eine schräge Lauffläche aufweisen, der aufgesetzte Haltebord von dem Lagerring beispielsweise durch Erwärmung im Betrieb lösen und von dem Lagerring abrutschen. Werden solche separaten Borde bei zweireihigen Wälzlagern eingesetzt, wird zwar durch die Anordnung der beiden Wälzlager nebeneinander verhindert, dass die jeweiligen separaten Borde abrutschen können. Allerdings kann es aufgrund von Fertigungstoleranzen zu einer axialen Verschiebung der Borde kommen.
  • Es ist deshalb Aufgabe vorliegender Erfindung, eine zweireihige Lageranordnung mit separat gefertigten Borden bereitzustellen, bei der eine einfache und sichere Positionierung des jeweiligen Bords möglich ist.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Lageranordnung gemäß Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Lageranordnung gemäß Patentanspruch 8 gelöst.
  • Die Lageranordnung besteht aus einem ersten und einem zweiten Wälzlager, die jeweils einen Innenring und einen Außenring aufweisen. Die beiden Wälzlager sind als zweireihiges Wälzlager ausgestaltet und axial nebeneinander angeordnet.
  • Die Innenringe und/oder die Außenringe weisen eine Wälzkörperlauffläche auf, die mittels eines ersten und eines zweiten Bordelements axial begrenzt ist, wobei die Innenringe und/oder die Außenringe des ersten und des zweiten Wälzlagers axial nebeneinander angeordnet sind. Auf den Wälzkörperlaufflächen können im Betrieb Wälzkörper, insbesondere Kegelrollen, abrollen. Die Wälzkörper werden dabei jeweils durch das erste und zweite Bordelement geführt und gestützt, wobei eines der Bordelemente ein Führungsbord und das andere Bordelement ein Haltebord sein kann. Bei einer O-Anordnung des ersten und des zweiten Wälzlagers grenzen die Halteborde der beiden Wälzlager aneinander an, bei einer X-Anordnung die Führungsborde.
  • Die Bordelemente der Wälzlager können als separate Bauteile ausgestaltet sein. Um ein Verschieben oder Verrutschen der separaten Bordelemente, welche sich zwischen den beiden Wälzlagern befinden, beispielsweise aufgrund von Fertigungstoleranzen zu verhindern, sind die aneinander angrenzenden Bordelemente des ersten und des zweiten Wälzlagers, insbesondere die des Innenrings, als ein gemeinsames Bordelement ausgebildet. Die beiden Wälzlager weisen somit das zwischen ihnen angeordnete Bord als gemeinsames Bordelement auf. Somit kann verhindert werden, dass zwei einzelne Bordelemente aneinandergrenzen und anstoßen.
  • Das gemeinsame Bordelement übernimmt auf beiden Seiten, das heißt für das erste Wälzlager und das zweite Wälzlager, die Funktion entweder des Haltebords oder des Führungsbords (je nach Anordnung der Wälzlager). Durch die gegeneinander gestellten Wälzlager bzw. Ringe der Wälzlager wird ein Verschieben des gemeinsamen Bordelements verhindert werden, da dieses von beiden Seiten durch ein Wälzlager gegen eine axiale Verschiebung gesichert wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist das gemeinsame Bordelement auf den beiden Innenringen oder Außenringen aufgepresst oder thermisch aufgeschrumpft. Hierzu wird das gemeinsame Bordelement zunächst auf einen der Innenringe oder Außenringe aufgeschoben und anschließend der zweite der Innenringe oder Außenringe in das gemeinsame Bordelement eingeschoben. Das gemeinsame Bordelement wird anschließend aufgepresst oder thermisch aufgeschrumpft. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem das gemeinsame Bordelement erwärmt wird, sich dadurch materialbedingt ausdehnt und im warmen Zustand auf die Lagerringe aufgeschoben wird. Bei Erkalten des gemeinsamen Bordelements zieht sich dieses wieder zusammen, so dass ein Presssitz des gemeinsamen Bordelements auf den Lagerringen ausgebildet ist.
  • Alternativ oder zusätzlich kann das gemeinsame Bordelement an den Lagerringen festgeklebt oder anderweitig befestigt werden.
  • In einer alternativen Ausführungsform ist das gemeinsame Bordelement auf einen der beiden Innenringe oder Außenringe aufgepresst oder thermisch aufgeschrumpft und weist ein Spiel zu dem anderen der beiden Innenringe oder Außenringe auf. In dieser Ausführungsform wird das gemeinsame Bordelement zunächst auf einem der Ringe angeordnet, beispielsweise aufgeschoben, und auf diesen aufgepresst oder thermisch aufgeschrumpft. Anschließend wird der zweite Ring in das gemeinsame Bordelement eingeschoben. Um dieses Einschieben zu ermöglichen, ist zwischen dem bereits aufgepressten oder aufgeschrumpften Bordelement und dem zweiten Innenring oder Außenring ein radiales Spiel vorhanden. Das gemeinsame Bordelement kann an dem zweiten Innenring oder Außenring beispielsweise festgelebt werden, um eine Verschiebung des gemeinsamen Bordelements in Bezug den zweiten Innenring oder Außenring zu verhindern.
  • Das gemeinsame Bordelement kann nach dem Aufpressen oder Aufschrumpfen zusammen mit den Innenringen oder Außenringen nachbearbeitet werden. Insbesondere kann das gemeinsame Bordelement als unbearbeitetes Element in Ringform auf die Innenringe aufgepresst oder aufgeschrumpft werden. Da sich durch dieses Aufpressen oder Aufschrumpfen die Form bzw. Kontur des gemeinsamen Bordelements verändern kann, ist es vorteilhaft, wenn erst nach diesem Schritt eine Bearbeitung der Oberfläche des gemeinsamen Bordelements erfolgt. Um die Nachbearbeitung zu vereinfachen bzw. die erforderlichen Schritte zu reduzieren, kann beispielweise die Kombination aus Innenringen oder Außenringen und gemeinsamem Bordelement gleichzeitig nachbearbeitet werden. Hierbei kann unter anderem die Endkontur der Borde und Laufflächen spanend aufgebracht werden.
  • Die Innenringe oder die Außenringe des ersten und des zweiten Wälzlagers können einen sich radial erstreckenden, axial nach innen in Richtung der Lauffläche versetzten Anschlag zur Aufnahme des gemeinsamen Bordelements aufweisen. Durch diesen Anschlag kann das gemeinsame Bordelement zusätzlich durch Formschluss auf den Innenringen oder Außenringen gesichert werden.
  • Alternativ kann dieser Formschluss auch durch einen konischen Sitz zur Aufnahme des gemeinsamen Bordelements ausgeführt werden. Dabei weisen die aneinander angrenzenden Innenringe oder Außenringe des ersten und des zweiten Wälzlagers jeweils ein konisches Ende auf, auf das das gemeinsame Bordelement geschoben werden kann.
  • Beispielsweise kann das gemeinsame Bordelement aus Wälzlagerstahl, der gehärtet oder ungehärtet sein kann, Vergütungsstahl, und legiertem oder zumindest niedrig legiertem allgemeinen Stahl oder aus Federstahl, der profiliert und gehärtet sein kann, bestehen. Das gemeinsame Bordelement kann dabei entweder einstückig gewalzt worden sein oder aus einem offenen, ringförmig gebogenen Material zu einem Ring verschweißt, gelötet, geklebt oder mittels Schrauben verbunden werden. Stellt das gemeinsame Bordelement die Halteborde bereit, wird das Material des gemeinsamen Bordelements keiner Wälzbeanspruchung unterworfen und auch keinem hohen Verschleiß ausgesetzt. Daher muss es in diesem Fall nicht dieselbe Härte wie ein Lagerring aufweisen.
  • Um eine zusätzliche Sicherung des Bordelements an den Innen- oder Außenringen zu gewährleisten, kann das gemeinsame Bordelement Sicherungselemente aufweisen. Diese Sicherungselemente können beispielsweise Stifte, Klemmstifte, Nieten oder Schrauben sein, mit denen das gemeinsame Bordelement an dem Innenring oder Außenring gesichert werden kann. Bevorzugt sind die Sicherungselemente radial orientiert und um den Umfang des gemeinsamen Bordelements verteilt. Die Sicherungselemente können dabei durch die Innenringe bzw. Außenringe in das gemeinsame Bordelement eingreifen. Insbesondere können die Sicherungselemente gleichförmig um den Umfang des gemeinsamen Bordelements verteilt sein. Alternativ kann auch lediglich ein einziges Sicherungselement vorgesehen sein, um das gemeinsame Bordelement an den Innenringen oder Außenringen zu sichern. Es kann auch lediglich an nur einem der Innenringe oder Außenringe gesichert werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen einer Lageranordnung mit einem ersten und einem zweiten Wälzlager vorgeschlagen, wobei das erste und das zweite Wälzlager jeweils einen Innenring und einen Außenring aufweisen, wobei die Innenringe und/oder die Außenringe eine Wälzkörperlauffläche aufweisen, die mittels eines ersten und eines zweiten Bordelements axial begrenzt ist.
  • Bei der Herstellung wird zunächst das erste Wälzlager angeordnet. Anschließend wird ein gemeinsames Bordelement auf den Innenring oder den Außenring des ersten Wälzlagers aufgeschoben. Anschließend wird das zweite Wälzlager angrenzend an das erste Wälzlager angeordnet, so dass die Innenringe und/oder die Außenringe des ersten und des zweiten Wälzlagers axial nebeneinander angeordnet sind und das gemeinsame Bordelement auf den Innenring oder den Außenring des zweiten Wälzlagers aufgeschoben ist. Die angrenzenden ersten oder zweiten Bordelemente der Innenringe und/oder der Außenringe des ersten und des zweiten Wälzlagers werden dabei durch das gemeinsame Bordelement ausgebildet.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird im Anschluss an das Anordnen der Wälzlager und des gemeinsamen Bordelements das gemeinsame Bordelement auf beiden Innenringen oder Außenringen aufgepresst oder thermisch aufgeschrumpft.
  • Dem Aufpressen oder thermischen Aufschrumpfen kann Nachbearbeiten des gemeinsamen Bordelements und der beiden Innenringe oder Außenringe folgen. Bei diesem Nachbearbeiten können die finalen Konturen auf den Innenringen oder Außenringen und dem Bordelement gefertigt werden.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen angegeben. Dabei sind insbesondere die in der Beschreibung und in den Zeichnungen angegebenen Kombinationen der Merkmale rein exemplarisch, so dass die Merkmale auch einzeln oder anders kombiniert vorliegen können.
  • Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungsbeispiele und die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Kombinationen rein exemplarisch und sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
  • Es zeigen:
    • 1: eine schematische Schnittansicht einer Lageranordnung mit zwei Wälzlagern und einem gemeinsamen Bordelement in einem ersten Bearbeitungsschritt; und
    • 2: eine schematische Schnittansicht der Lageranordnung von 1 in einem zweiten Bearbeitungsschritt.
  • Im Folgenden werden gleiche oder funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • 1 zeigt eine Lageranordnung 1 in einem ersten Bearbeitungsschritt. Die Lageranordnung besteht dabei aus einem ersten und einem zweiten Wälzlager 2, 4. Die Wälzlager 2, 4 sind als zweireihige Lageranordnung ausgestaltet und axial nebeneinander angeordnet. In 1 ist eine O-Anordnung mit den Lagerinnenringen gezeigt, die um eine Lagerachse A drehbar sind. Die Wälzlager 2, 4 können jedoch auch analog in einer X-Anordnung angeordnet sein.
  • Die Lagerringe weisen jeweils eine Wälzkörperlauffläche 14, 18 auf, die mittels eines Führungsbords 6, 8 in einer Richtung axial begrenzt ist. Auf den Wälzkörperlaufflächen 14, 18 können im Betrieb Wälzkörper, insbesondere Kegelrollen, abrollen. Um die Wälzkörper nicht nur durch die Führungsborde 6, 8 zu führen, sondern diese auf der anderen Seite auch abzustützen, wird ein Haltebord angebracht.
  • Hierzu wird zunächst ein gemeinsames Bordelement 18 auf die Lagerringe des ersten und zweiten Wälzlagers 2, 4 aufgeschoben. Die Lagerringe weisen hierzu jeweils eine Auflagefläche 24, 26 auf, auf die das gemeinsame Bordelement 18 aufgeschoben wird. Dabei wird das gemeinsame Bordelement 18 zunächst auf die Auflagefläche 24 des Lagerrings des ersten Wälzlagers 2 geschoben. Anschließend wird der Lagerring des zweiten Wälzlagers 4 mit seiner Auflagefläche 26 in das gemeinsame Bordelement eingeschoben.
  • Durch einen sich radial erstreckenden, axial nach innen in Richtung der Lauffläche 14, 16 versetzten Anschlag 20, 22 an jedem der Wälzlager 2, 4 kann das gemeinsame Bordelement 18 durch Formschluss auf den Lagerringen gesichert werden. Das gemeinsame Bordelement 18 wird somit auf einem zylindrischen Absatz, der durch die Auflageflächen 24, 26 und die Anschläge 20, 22 gebildet wird, angeordnet. Dabei wird das gemeinsame Bordelement 18 zwischen den Anschlägen 20, 22 festgeklemmt.
  • Alternativ zu dem zylindrischen Absatz können die Lagerringe auch einen konischen Sitz (nicht gezeigt) aufweisen, auf den das gemeinsame Bordelement 18 aufgeschoben wird. In diesem Fall weisen die beiden Lagerringe als Fortsetzung der Laufflächen 14, 16 keine Stufe, sondern einen kegelförmigen Abschnitt auf.
  • Nachdem das gemeinsame Bordelement 18 aufgeschoben wurde, kann es aufgepresst oder thermisch aufgeschrumpft werden. Anschließend können die Lagerringe sowie das gemeinsame Bordelement 18 nachbearbeitet werden. Bevorzugt wird das gemeinsame Bordelement 18 zusammen mit den Lagerringen nachbearbeitet. Beispielweise wird auf die Kombination aus Lagerringen und gemeinsamem Bordelement 18 die Endkontur der Borde 6, 8, 10, 12 und der Laufflächen 14, 16 spanend aufgebracht.
  • Die Lageranordnung 1 nach der Nachbearbeitung ist in 2 gezeigt. Nach dem Nachbearbeitungsschritt zeigt die Lageranordnung 1 für jedes Wälzlager 2, 4 einen Haltebord 10, 12. Das gemeinsame Bordelement 18 übernimmt auf beiden Seiten, das heißt für das erste Wälzlager 2 und das zweite Wälzlager 4, je nach Anordnung der Wälzlager 2, 4 die Funktion entweder des Haltebords 10, 12 (wie in 2 gezeigt) oder des Führungsbords (nicht gezeigt). Durch die gegeneinander gestellten Wälzlager 2, 4 bzw. Ringe der Wälzlager 2, 4 kann ein Verschieben des gemeinsamen Bordelements 18 verhindert werden, da dieses von beiden Seiten durch ein Wälzlager 2, 4 gegen eine axiale Verschiebung gesichert wird.
  • Zusammenfassend wird eine Lageranordnung mit einem separat gefertigten Haltebord oder Führungsbord bereitgestellt. Eine einfache und sichere Positionierung des jeweiligen Bords wird durch die Anordnung von zwei Wälzlagern gewährleistet, die das Haltebord oder Führungsbord als gemeinsames Bordelement aufweisen. Das gemeinsame Bordelement wird dabei durch die gegeneinander gestellten Wälzlager gegen eine axiale Verschiebung gesichert.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Lageranordnung
    2
    erstes Wälzlager
    4
    zweites Wälzlager
    6, 8
    Führungsbord
    10, 12
    Haltebord
    14, 16
    Lauffläche
    18
    gemeinsames Bordelement
    20, 22
    Anschlag
    24,26
    Auflagefläche
    A
    Drehachse

Claims (10)

  1. Lageranordnung (1) mit einem ersten (2) und einem zweiten Wälzlager (4), wobei das erste (2) und das zweite Wälzlager (4) jeweils einen Innenring und einen Außenring aufweisen, wobei die Innenringe und/oder die Außenringe eine Wälzkörperlauffläche (14, 16) aufweisen, die mittels eines ersten (6, 8) und eines zweiten (10, 12) Bordelements axial begrenzt ist, wobei die Innenringe und/oder die Außenringe des ersten (2) und des zweiten Wälzlagers (4) axial nebeneinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die angrenzenden ersten (6, 8) oder zweiten (10, 12) Bordelemente der Innenringe und/oder der Außenringe des ersten (2) und des zweiten Wälzlagers (4) als ein gemeinsames Bordelement (18) ausgebildet sind.
  2. Lageranordnung (1) nach Anspruch 1, wobei das gemeinsame Bordelement (18) auf beiden Innenringen oder Außenringen aufgepresst oder thermisch aufgeschrumpft ist.
  3. Lageranordnung (1) nach Anspruch 1, wobei das gemeinsame Bordelement (18) auf einem der beiden Innenringe oder Außenringe aufgepresst oder thermisch aufgeschrumpft ist und ein Spiel zu dem anderen der beiden Innenringe oder Außenringe aufweist.
  4. Lageranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Innenringe oder die Außenringe des ersten (2) und des zweiten Wälzlagers (4) einen sich radial erstreckenden, axial nach innen in Richtung der Lauffläche (14, 16) versetzten Anschlag (20, 22) zur Aufnahme des gemeinsamen Bordelements aufweisen.
  5. Lageranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Innenringe oder die Außenringe des ersten (2) und des zweiten Wälzlagers (4) einen konischen Sitz zur Aufnahme des gemeinsamen Bordelements (18) aufweisen.
  6. Lageranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das gemeinsame Bordelement (18) aus Wälzlagerstahl, Vergütungsstahl, Federstahl oder unlegiertem Stahl besteht.
  7. Lageranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das gemeinsame Bordelement (18) Sicherungselemente aufweist, um das gemeinsame Bordelement (18) an den Innenringen oder Außenringen zu sichern.
  8. Verfahren zum Herstellen einer Lageranordnung mit einem ersten (2) und einem zweiten Wälzlager (4), wobei das erste (2) und das zweite Wälzlager (4) jeweils einen Innenring und einen Außenring aufweisen, wobei die Innenringe und/oder die Außenringe eine Wälzkörperlauffläche (14, 16) aufweisen, die mittels eines ersten (6, 8) und eines zweiten (10, 12) Bordelements axial begrenzt ist, wobei in einem ersten Schritt das erste Wälzlager (2) angeordnet wird, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte: Aufschieben eines gemeinsamen Bordelements (18) auf den Innenring oder den Außenring des ersten Wälzlagers (2), und Anordnen des zweiten Wälzlagers (4) angrenzend an das erste Wälzlager (2), so dass die Innenringe und/oder die Außenringe des ersten (2) und des zweiten Wälzlagers (4) axial nebeneinander angeordnet sind und das gemeinsame Bordelement (18) auf den Innenring oder den Außenring des zweiten Wälzlagers (4) aufgeschoben ist, wobei die angrenzenden ersten (6, 8) oder zweiten (10, 12) Bordelemente der Innenringe und/oder der Außenringe des ersten (2) und des zweiten Wälzlagers (4) durch das gemeinsame Bordelement (18) ausgebildet sind.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, mit dem weiteren Schritt des Aufpressens oder thermischen Aufschrumpfens des gemeinsamen Bordelements (18) auf beiden Innenringen oder Außenringen.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, mit dem weiteren Schritt des Nachbearbeitens des gemeinsamen Bordelements (18) und der beiden Innenringe oder Außenringe.
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