DE102018125821A1

DE102018125821A1 - Lagernabe und Verfahren zur Herstellung einer Lagernabe

Info

Publication number: DE102018125821A1
Application number: DE102018125821.6A
Authority: DE
Inventors: Thomas Nogueira da Silva; Fabio Luis Vieira
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-10-18
Filing date: 2018-10-18
Publication date: 2020-04-23

Abstract

Eine Lagernabe (1) für ein Wälzlager weist einen als Blechteil ausgebildeten Lagerring (2) auf, welcher einen Hülsenabschnitt (4) mit mindestens einer Laufbahn (10, 11) für Wälzkörper aufweist, wobei der Hülsenabschnitt (4) in einen Kragen (5) als integralen Bestandteil des Lagerrings (2) übergeht. Weiter weist die Lagernabe (1) eine Kunststoffummantelung (3) auf, welche den Hülsenabschnitt (4) sowie die der mindestens einen Laufbahn (10, 11) zugewandte Stirnseite des Kragens (5) abdeckt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagernabe, welche als Komponente einer Wälzlagerung insbesondere zur Verwendung in einer landwirtschaftlichen Maschine geeignet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Lagernabe.
Die DE 10 2016 124 827 B3 offenbar ein Nabenlagergehäuse, welches besonders für die Verwendung in landwirtschaftlich genutzten Kraftfahrzeugen geeignet ist. Das Nabenlagergehäuse umfasst ein Gehäuseteil mit einer Nabenaufnahmeöffnung, sowie ein auf das Gehäuseteil aufsteckbares Flanschteil, welches zur Befestigung des Gehäuseteils an einem Gegenpart vorgesehen ist.
Eine Kombination von Metall- und Kunststoffteilen bei Lagerkomponenten ist prinzipiell zum Beispiel aus den Dokumenten US 3,400,988 A und DE 197 02 180 A1 bekannt. Im letztgenannten Fall handelt es sich um eine Spannrolle für einen Zugmitteltrieb.
Ein umgeformter Ring für Wälzlager ist in der DE 10 2016 216 487 A1 offenbart. Dieser Ring, welcher zum Abwälzen von Wälzkörpern vorgesehen ist, ist als Hohlring ausgebildet.
Aus der WO 2017/202412 A1 ist eine Spindelmutter bekannt, welche als metallisches Umformteil ausgebildet ist. Die Spindelmutter ist auf ihrer Innenseite durch spanlose Umformung strukturiert, wogegen sie außenseitig eine zylindrische, glatte Oberfläche aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik weiterentwickelte, fertigungstechnisch vorteilhafte, robuste Lagernabe, insbesondere für die Verwendung in einer landwirtschaftlichen Maschine, anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Lagernabe mit den Merkmalen den Anspruchs 1. Ebenso wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Lagernabe gemäß Anspruch 4. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für die Vorrichtung, das heißt die Lagernabe, und umgekehrt.
Bei der Lagernabe handelt es sich um eine Wälzlagerkomponente. Die Lagernabe umfasst einen als Blechteil ausgebildeten Lagerring, das heißt Wälzlagerring, welcher einen Hülsenabschnitt mit mindestens einer Laufbahn für Wälzkörper aufweist, wobei der Hülsenabschnitt in einen Kragen als integralen Bestandteil des Lagerrings übergeht. Weiter weist die Lagernabe eine Kunststoffummantelung auf, welche den Hülsenabschnitt sowie die der mindestens einen Laufbahn des Lagerrings zugewandte Stirnseite des Kragens bedeckt.
Die Konturierung der mindestens einen Wälzkörperlaufbahn des Lagerrings für hängt von der Geometrie der Wälzkörper ab. Prinzipiell können Kugeln ebenso wie Rollen, beispielsweise Zylinderrollen oder Kegelrollen, als Wälzkörper vorgesehen sein. Der Lagerring kann als Wälzlagerring eines ein- oder mehrreihigen Wälzlagers ausgebildet sein. Gemäß einer möglichen Ausgestaltung handelt es sich bei dem Lagerring um einen Außenring eines zweireihigen Kugellagers.
Der Kragen des Lagerrings bildet zusammen mit dem den Kragen abdeckenden Abschnitt der Kunststoffummantelung einen Flansch der Lagernabe. Beim Anschluss des Flansches an ein Umgebungsbauteil ist die mechanisch dämpfende Funktion der Kunststoffummantelung von Vorteil. Gleichzeitig zeichnet sich die Lagernabe im Vergleich zu herkömmlichen, spanend bearbeiteten Naben durch ein besonders geringes Gewicht sowie Trägheitsmoment aus.
Die Lagernabe ist in folgenden Schritten herstellbar:

- Aus einem Metallrohling wird durch Umformung ein Lagerring gebildet, welcher mindestens eine Laufbahn für Wälzkörper aufweist und ferner einen Kragen auf einer seiner Stirnseiten aufweist,
- der Lagerring wird mit einer Kunststoffummantelung derart umspritzt, dass diese sowohl den Bereich des Lagerrings, in welchem sich die mindestens eine Laufbahn befindet, umschließt als auch den Kragen auf genau einer Stirnseite abdeckt.

In bevorzugter Ausgestaltung weist der Kragen eine Anzahl Bohrungen auf, in welche jeweils ein Zapfen der Kunststoffummantelung eingreift, wobei zusätzlich miteinander fluchtende Befestigungsöffnungen im Kragen sowie in der Kunststoffummantelung angeordnet sind. Durch den Eingriff der Zapfen der Kunststoffummantelung in den Kragen ist eine formschlüssige Verdrehsicherungsfunktion zwischen der Kunststoffummantelung und dem Lagerring gegeben. Die Bohrungen im Kragen, in welche jeweils ein Zapfen der Kunststoffummantelung eingreift, und die zusätzlichen, zur Verbindung mit einem Umgebungsbauteil vorgesehenen Befestigungsöffnungen können alternierend am Umfang des Kragens angeordnet sein.
Die Kunststoffummantelung ist beispielsweise durch faserverstärkten Kunststoff gebildet. Am Flansch der Lagernabe schließt die Kunststoffummantelung vorzugsweise bündig mit dem Kragen, das heißt mit dem Metallteil der Lagernabe, ab. Im Unterschied hierzu ragt die Kunststoffummantelung im Bereich des Hülsenabschnitts in bevorzugter Ausgestaltung in axialer Richtung über den Hülsenabschnitt hinaus. Die dem Flansch abgewandte Stirnfläche der Lagernabe ist damit ausschließlich aus der Kunststoffummantelung gebildet. Optional befindet sich in dem über den Hülsenabschnitt hinausragenden Bereich der Kunststoffummantelung eine stirnseitige Nut, welche beispielsweise zur Anbringung einer Abdeckung an der Lagernabe nutzbar ist.
Die Lagernabe ist beispielsweise zur Verwendung in landwirtschaftlichen Maschinen wie Pflanz- oder Sämaschinen geeignet. Prinzipiell kommt auch eine Verwendung der Lagernabe in stationären Maschinen in Betracht.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:

1 und 2 eine Lagernabe in Schnittdarstellungen,
3 die Lagernabe in Explosionsdarstellung,
4 die Lagernabe in perspektivischer Ansicht,
5 die Lagernabe in rückseitiger perspektivischer Ansicht.

Eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete Lagernabe ist zur Verwendung in einer nicht weiter dargestellten Wälzlagerung einer landwirtschaftlichen Maschine vorgesehen. Die Lagernabe 1 weist einen als Außenring der Wälzlagerung ausgebildeten Lagerring 2 auf, welcher allgemein auch als Metallkörper bezeichnet wird. Der Lagerring 2 ist als Blechteil durch Umformung hergestellt. Insgesamt weist der Lagerring 2 eine Hutform auf. Eine Kunststoffummantelung 3 wird im Spritzgussverfahren auf dem Lagerring 2 erzeugt und bedeckt einen Hülsenabschnitt 4 sowie einen daran anschließenden Kragen 5 des Metallkörpers 2. Der den Hülsenabschnitt 4 ringförmig umschließende Bereich der Kunststoffummantelung 3 ist als konischer Abschnitt 6 der Kunststoffummantelung 3 ausgebildet. An den konischen Abschnitt 6 schließt ein Scheibenabschnitt 7 der Kunststoffummantelung 3 nahtlos an. Der den Kragen 5 einseitig abdeckende Scheibenabschnitt 7 bildet zusammen mit dem Kragen 5 einen Flansch der Lagernabe 1. An der mit 14 bezeichneten Außenumfangsfläche des Flansches schließt der Kragen 5 bündig mit dem Scheibenabschnitt 7 der Kunststoffummantelung 3 ab.
Auf der dem Flansch 5, 7 gegenüberliegenden Stirnseite der Lagernabe 1 ragt die Kunststoffummantelung 3 in Form eines überstehenden Bereiches 8 des konischen Abschnitts 6 über den Hülsenabschnitt 4 hinaus. In dem überstehenden Bereich 8 ist stirnseitig eine Ringnut 9 ausgebildet, in die beispielsweise eine nicht dargestellte Abdeckkappe einsteckbar ist. Der Innendurchmesser des überstehenden Bereichs 8 entspricht dem Innendurchmesser des Hülsenabschnitts 4.
An der Innenumfangsfläche des Hülsenabschnitts 4 sind Wälzkörperlaufbahnen 10, 11 für nicht dargestellte Wälzkörper, nämlich Kugeln, ausgebildet. Die Wälzkörperlaufbahnen 10, 11 sind durch Rollieren hergestellt und zeichnen sich auf der Außenseite des Hülsenabschnitts 4 in Form jeweils einer Wulst 12, 13 ab. Hierdurch ist eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Metallkörper 2 und der Kunststoffummantelung 3 in axialer Richtung der Lagernabe 1 gegeben.
Der Scheibenabschnitt 7 der Kunststoffummantelung 3, welcher sich bis zur Außenumfangsfläche 14 der Lagernabe 1 erstreckt, ist einstückig mit mehreren Zapfen 15 verbunden, welche jeweils in eine Bohrung 16 im Kragen 5 eingreifen, womit eine formschlüssige Verdrehsicherung zwischen der Kunststoffummantelung 3 und dem Metallkörper 2 hergestellt ist. Im Ausführungsbeispiel existieren vier Zapfen 15 sowie zugehörige Bohrungen 16. Jeweils zwischen zwei Bohrungen 16 befindet sich eine Befestigungsöffnung 17, so dass die Lagernabe 1 mit vier Schrauben an einem weiteren, nicht dargestellten Bauteil befestigbar ist. Die vier Befestigungsöffnungen 17 sind auf der Vorderseite der Lagernabe 1 (4) erkennbar. Rückseitig (5) sind zusätzlich zu den Befestigungsöffnungen 17 die vier Bohrungen 16 des Metallkörpers 2 erkennbar.
Bezugszeichenliste

1: Lagernabe
2: Metallkörper, Lagerring
3: Kunststoffummantelung
4: Hülsenabschnitt des Metallkörpers
5: Kragen des Metallkörpers
6: konischer Abschnitt der Kunststoffummantelung
7: Scheibenabschnitt der Kunststoffummantelung
8: überstehender Bereich des konischen Abschnitts der Kunststoffummantelung
9: Ringnut im überstehenden Bereich
10: Wälzkörperlaufbahn
11: Wälzkörperlaufbahn
12: Wulst
13: Wulst
14: Außenumfangsfläche
15: Zapfen
16: Bohrung
17: Befestigungsöffnung

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 102016124827 B3 [0002]
US 3400988 A [0003]
DE 19702180 A1 [0003]
DE 102016216487 A1 [0004]
WO 2017/202412 A1 [0005]

Claims

Lagernabe (1) für ein Wälzlager, mit einem als Blechteil ausgebildeten Lagerring (2), welcher einen Hülsenabschnitt (4) mit mindestens einer Laufbahn (10, 11) für Wälzkörper aufweist, wobei der Hülsenabschnitt (4) in einen Kragen (5) als integralen Bestandteil des Lagerrings (2) übergeht, sowie mit einer Kunststoffummantelung (3), welche den Hülsenabschnitt (4) sowie die der mindestens einen Laufbahn (10, 11) zugewandte Stirnseite des Kragens (5) abdeckt.
Lagernabe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (5) eine Anzahl Bohrungen (16) aufweist, in welche jeweils ein Zapfen (15) der Kunststoffummantelung (3) eingreift, wobei zusätzlich miteinander fluchtende Befestigungsöffnungen (17) im Kragen (5) sowie in der Kunststoffummantelung (3) angeordnet sind.
Lagernabe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffummantelung (3) auf der dem Kragen (5) abgewandten Stirnseite des Hülsenabschnitts (4) über diesen in Axialrichtung hinausragt.
Verfahren zur Herstellung einer Lagernabe (1), mit folgenden Schritten: - Aus einem Metallrohling wird durch Umformung ein Lagerring (2) gebildet, welcher mindestens eine Laufbahn (10, 11) für Wälzkörper sowie - auf einer seiner Stirnseiten - einen Kragen (5) aufweist, - der Lagerring (2) wird mit einer Kunststoffummantelung (3) derart umspritzt, dass diese sowohl denjenigen Bereich des Lagerrings (2), in welchem sich die mindestens eine Laufbahn (10, 11) befindet, umschließt als auch den Kragen (5) auf genau einer Stirnseite abdeckt.