DE102021110621A1 - Combined radial/axial bearing unit with components manufactured by metal forming - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine kombinierte Radial-/Axiallagereinheit mit einer aus einem umgeformten Blechmaterial monolithisch hergestellten Lagerhülse (1), umfassend einen hohlzylindrischen Radiallagerbereich (2) mit einer außenumfänglichen Laufbahn (4) für in einem Radialkäfig (5) geführten Wälzkörpern (6) und einen hieran angrenzenden scheibenförmigen Axiallagerbereich (3) mit einer an einer der beiden Seitenflächen angeordneten Laufbahn (7) für in einem Axialkäfig (8) geführten Wälzkörpern (9), wobei zur axialen Sicherung des Axiallagers und des Radialkäfigs (5) an dem dem Axiallagerbereich (3) abgewandten Ende des hohlzylindrischen Radiallagerbereichs (2) ein nach radialaußen einstückig abgewinkelter Randbereich (10) zur Axialsicherung vorgesehen ist, um eine in sich selbst zusammenhaltende Baueinheit zu bilden.The invention relates to a combined radial/axial bearing unit with a bearing sleeve (1) manufactured monolithically from a formed sheet metal material, comprising a hollow-cylindrical radial bearing area (2) with an outer circumferential raceway (4) for rolling elements (6) guided in a radial cage (5) and a Adjoining disk-shaped axial bearing area (3) with a raceway (7) arranged on one of the two side surfaces for rolling elements (9) guided in an axial cage (8), with axial securing of the axial bearing and the radial cage (5) on the axial bearing area (3 ) the end of the hollow-cylindrical radial bearing area (2) facing away is provided with a radially outwardly angled edge area (10) for axial securing, in order to form a structural unit that holds itself together.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine kombinierte Radial-/Axiallagereinheit mit umformtechnisch hergestellten Komponenten, insbesondere einer aus einem umgeformten Blechmaterial hergestellten Lagerhülse, umfassend einen hohlzylindrischen Radiallagerbereich mit einer außenumfänglichen Laufbahn für in einem Radialkäfig geführten Wälzkörpern, welche eine Radiallagerkomponente bilden. Hierzu benachbart schließt sich ein Axiallagerkomponente an.The present invention relates to a combined radial/axial bearing unit with components produced by forming, in particular a bearing sleeve made from a formed sheet metal material, comprising a hollow-cylindrical radial bearing area with an outer circumferential raceway for rolling elements guided in a radial cage, which form a radial bearing component. Adjacent to this is an axial bearing component.
Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf die Kraftfahrzeugtechnik. Dort kommen hier interessierende Lagereinheiten beispielsweise in einem Antriebsstrang überall dort zum Einsatz, wo eine Welle sowohl in radialer als auch in axialer Richtung zu lagern ist, beispielsweise bei einer Ritzelwellenlagerung eines Achsdifferentials.The field of application of the invention extends primarily to motor vehicle technology. Bearing units of interest here are used there, for example in a drive train, wherever a shaft is to be mounted both in the radial and in the axial direction, for example in a pinion shaft mounting of an axle differential.
Stand der TechnikState of the art
Aus der
Zwar lässt sich dieser vorbekannte in sich zusammenhaltende Bauteilverbund in einfacher Weise endmontieren, jedoch erfordert die Vormontage der verschiedenen Einzelteile sowie deren Herstellung einen entsprechenden Fertigungsaufwand. Insbesondere erfordert die Vormontage auch ein Erwärmen des distalen Endbereichs des Innenrings der Radiallagerkomponente, um diesen anschließend umzubiegen, womit der Zusammenhalt der kombinierten Radial-/Axiallagereinheit geschaffen wird.It is true that this previously known, self-contained component assembly can be assembled in a simple manner, but the pre-assembly of the various individual parts and their production requires a corresponding manufacturing outlay. In particular, the pre-assembly also requires the distal end region of the inner ring of the radial bearing component to be heated in order to subsequently bend it over, with the result that the combined radial/axial bearing unit is held together.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kombinierte Radial-/Axiallagereinheit der vorstehend beschriebenen Art dahingehend weiter zu verbessern, dass diese weitestgehend umformtechnisch herstellbar ist und aus einer minimalen Anzahl an montagefreundlich konstruierten Einzelbauteilen besteht.It is therefore the object of the present invention to further improve a combined radial/axial bearing unit of the type described above in such a way that it can be produced as far as possible by forming and consists of a minimum number of individual components designed to be easy to assemble.
Kurzbeschreibung der ErfindungBrief description of the invention
Die Aufgabe wird durch eine kombinierte Radial-/Axiallagereinheit gemäß Anspruch 1 gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.The object is achieved by a combined radial/axial bearing unit according to claim 1. The following dependent claims reflect advantageous developments of the invention.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass eine kombinierte Radial-/Axiallagereinheit mit einer aus einem umgeformten Blechmaterial hergestellten Lagerhülse einen hohlzylindrischen Radiallagerbereich mit einer außenumfänglichen Laufbahn für in einem Radialkäfig geführten Wälzkörpern und einen hieran angrenzenden scheibenförmigen Axiallagerbereich mit einer an einer der beiden Seitenflächen angeordneten Laufbahn für in einem Axialkäfig geführten Wälzkörpern umfasst, wobei zur axialen Sicherung des Radialkäfigs an dem dem Axiallagerbereich abgewandten Ende des hohlzylindrischen Radiallagerbereichs ein nach radial außen abgewinkelter Randbereich vorgesehen ist, um eine in sich selbst zusammenhaltende Baueinheit zu bilden.The invention includes the technical teaching that a combined radial/axial bearing unit with a bearing sleeve made from a formed sheet metal material has a hollow-cylindrical radial bearing area with an outer circumferential raceway for rolling elements guided in a radial cage and an adjoining disk-shaped axial bearing area with one arranged on one of the two side surfaces Raceway for guided in an axial cage includes rolling elements, wherein for axially securing the radial cage at the end of the hollow cylindrical radial bearing area facing away from the axial bearing area, a radially outwardly angled edge area is provided in order to form a self-contained structural unit.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass die funktionsintegriert umgeformte Lagerhülse der gesamten Baueinheit eine starre Stabilität verleiht und die verschiedenen Komponenten in einfacher Weise dadurch montierbar sind, dass zunächst der Axiallagerkäfig mit Wälzkörpern, danach die Axialscheibe, dann der Radiallagerkäfig mit Wälzkörpern auf den hohlzylindrischen Bereich der Lagerhülse aufschiebbar sind, um schließlich den distalen Randbereich der Lagerhülse nach radial außen hin abzuwinkeln oder umzubördeln. Durch die den Axiallagerbereich sowie den Radiallagerbereich umfassende und mit jeweiligen Laufbahnen versehene einstückig monolithische und einmaterialig ausgebildete Lagerhülse wird die technische Voraussetzung für die einfach zu montierende und in sich selbst zusammenhaltende Baueinheit gebildet. Unter einer monolithischen Lagerhülse wird im Hinblick auf die Erfindung ein aus einem Blechmaterial einstückig umgeformtes Bauteil verstanden, welches die Funktion einer der Laufbahnen des Axiallagerbereichs, die Funktion einer der Laufbahnen des Radiallagerbereichs sowie auch die Funktion einer Axialsicherung für den Radialkäfig beinhaltet. Dabei gibt die erfindungsgemäß funktionsintegrierte Lagerhülse eine exakt rechtwinklige Ausrichtung beider Lagerbereiche zueinander vor.The advantage of the solution according to the invention lies in particular in the fact that the functionally integrated, formed bearing sleeve gives the entire assembly rigid stability and the various components can be assembled in a simple manner by first placing the axial bearing cage with rolling elements, then the axial washer, then the radial bearing cage with rolling elements on the hollow-cylindrical area of the bearing sleeve can be slid in order finally to bend or bead the distal edge area of the bearing sleeve radially outward. The technical prerequisite for the easy-to-assemble and self-contained structural unit is formed by the bearing sleeve, which encompasses the axial bearing area and the radial bearing area and is provided with respective raceways. In terms of the invention, a monolithic bearing sleeve is understood to mean a component formed in one piece from a sheet metal material, which includes the function of one of the raceways of the axial bearing area, the function of one of the raceways of the radial bearing area and also the function of an axial lock for the radial cage. The bearing sleeve, which is functionally integrated according to the invention, specifies that the two bearing areas are aligned exactly at right angles to one another.
Im Hinblick auf die Axialsicherungsfunktion des Lagerkäfigs, welche die Baueinheit schließlich in sich zusammenhält, sollte der hierfür dienende abgewinkelte Randbereich vorzugsweise direkt stirnseitig am Radialkäfig zur Anlage kommen. Dabei sollte die Länge des Randbereichs höchstens der Höhe des Radialkäfigs entsprechen, insbesondere auch unterhalb des Wälzkörperdurchmessers liegt, um sowohl eine maximale Anlagefläche der beiden benachbarten Bauteile zu gewährleisten, als auch die Stirnseite des gewöhnlich aus Kunststoff bestehenden Radialkäfigs zusätzlich zu schützen und ein Eindringen von Schmutz seitens dieser Stirnseite in die Radial-/Axiallagereinheit zu minimieren.With regard to the axial securing function of the bearing cage, which ultimately holds the structural unit together, the angled edge region serving this purpose should preferably come to rest directly on the front side of the radial cage. Included The length of the edge area should correspond at most to the height of the radial cage, in particular it should also be below the rolling element diameter, in order to ensure both a maximum contact surface of the two adjacent components and to additionally protect the end face of the radial cage, which is usually made of plastic, and prevent dirt from penetrating this end face in the radial/axial bearing unit.
Die erfindungsgemäß funktionsintegrierte Lagerhülse ist vorzugsweise als Stanzbiegeteil ausgeführt, dessen Radiallagerbereich durch Tiefziehen erzeugt ist, wobei die Laufbahnen durch Prägen eingebracht sind. Dabei weist der abgewinkelte Randbereich vorzugsweise einen ausgehend von der Hohlzylinderform des Radiallagerbereichs abgestreckten Übergangsbereich auf, mit einem sich hieran anschließenden, nach radial außen gebogenen Randbereich zur Axialsicherung. Insbesondere durch das Abstrecken fällt die Materialdicke im Randbereich kleiner aus als die Materialdicke im Bereich der Laufbahn des Radiallagerbereichs. Hierdurch wird einerseits eine funktionsgerecht stabile Laufbahn erzeugt und andererseits lässt sich der dünnere Randbereich einfacher umbiegen oder umbördeln, um die gewünschte Axialsicherung zu bilden. Dieser Materialdickeunterschied lässt sich in einfacher Weise durch das Tiefziehen erzeugen, so dass hierfür keine aufwendig spanenden Bearbeitungsschritte erforderlich sind. Insgesamt lässt sich die erfindungsgemäße Lagerhülse damit komplett als tiefgezogenes Stanzbiegeteil fertigen.The functionally integrated bearing sleeve according to the invention is preferably designed as a stamped and bent part, the radial bearing area of which is produced by deep-drawing, with the raceways being introduced by embossing. The angled edge area preferably has a transition area stretched out starting from the hollow cylindrical shape of the radial bearing area, with an adjoining edge area bent radially outward for axial securing. In particular, due to the ironing, the material thickness in the edge area turns out to be smaller than the material thickness in the area of the raceway of the radial bearing area. In this way, on the one hand, a functionally stable raceway is produced and, on the other hand, the thinner edge region can be bent over or beaded more easily in order to form the desired axial lock. This difference in material thickness can be produced in a simple manner by deep-drawing, so that no expensive machining steps are required for this. Overall, the bearing sleeve according to the invention can thus be manufactured completely as a deep-drawn stamped and bent part.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Radial-/Axiallagereinheit ist die Laufbahn für den Axiallagerbereich der Lagerhülse an der dem Radiallagerbereich zugewandten Seitenfläche des Axiallagerbereichs angeordnet, wobei eine innen liegende Axialscheibe mit einer hierzu korrespondierenden Laufbahn vorgesehen ist. Gemäß einer diese Ausführungsform weiter verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass die innen liegende Axialscheibe innenrandseitig einen axialen Anlauf für den Radialkäfig bildet und gegenüber der Lagerhülse über formschlüssige Verdrehsicherungsmittel gehalten ist, beispielsweise durch eine nicht-kreisförmigen Konturierung. Es ist jedoch auch denkbar, andere formschlüssige Verdrehsicherungsmittel, wie beispielsweise eine Verstiftung Feder-Nut-Verbindung oder dergleichen, vorzusehen. Hierdurch lässt sich eine funktionsgerecht aufeinander abgestimmte und kompakt bauende Lagereinheit mit einfacher Profilgebung darstellen.According to a first preferred embodiment of the radial/axial bearing unit, the raceway for the axial bearing area of the bearing sleeve is arranged on the side surface of the axial bearing area facing the radial bearing area, with an internal axial disk having a corresponding raceway being provided. According to a measure that further improves this embodiment, it is proposed that the inner axial disk forms an axial stop for the radial cage on the inner edge and is held in relation to the bearing sleeve by positive anti-rotation means, for example by non-circular contouring. However, it is also conceivable to provide other form-fitting anti-rotation means, such as a pinned tongue-groove connection or the like. As a result, a functionally coordinated and compact bearing unit with a simple profile can be produced.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Laufbahn für den Axiallagerbereich der Lagerhülse an der dem Radiallagerbereich abgewandten Seitenfläche des Axiallagerbereichs angeordnet ist, wobei eine außen liegende Axialscheibe mit einer hierzu korrespondierenden Laufbahn vorgesehen ist. Diese Variante einer außen liegenden Axialscheibe lässt relativ breitere Laufbahnen für den Radiallagerbereich zu und ist im Gegensatz zu der vorstehend erörterten ersten Ausführungsform langbauender.According to a second embodiment, it is proposed that the raceway for the axial bearing area of the bearing sleeve is arranged on the side surface of the axial bearing area facing away from the radial bearing area, with an outer axial disk being provided with a corresponding raceway. This variant of an external axial disk allows for relatively wider raceways for the radial bearing area and, in contrast to the first embodiment discussed above, is longer.
Die erfindungsgemäße kombinierte Radial-/Axiallagereinheit lässt sich vorteilhafterweise mit Wälzkörpern umsetzen, welche im Radiallagerbereich und/oder Axiallagerbereich in Form von Nadeln für eine Nadellagerung ausgeführt sind. Es ist jedoch auch denkbar, verschiedenartige Wälzkörper, wie Rollen, Kugeln, miteinander zu paaren, wozu die Laufbahnen entsprechend anzupassen sind.The combined radial/axial bearing unit according to the invention can advantageously be implemented with rolling elements which are designed in the radial bearing area and/or axial bearing area in the form of needles for a needle bearing. However, it is also conceivable to pair different types of rolling bodies, such as rollers, balls, with one another, for which purpose the raceways must be adapted accordingly.
Figurenlistecharacter list
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden gemeinsam mit der Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
-
1 einen Teillängsschnitt durch eine kombinierte Radial-/Axiallagereinheit gemäß einer ersten Ausführungsform, und -
2 einen Teillängsschnitt durch eine kombinierte Radial-/Axiallagereinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform.
-
1 a partial longitudinal section through a combined radial/axial bearing unit according to a first embodiment, and -
2 a partial longitudinal section through a combined radial / axial bearing unit according to a second embodiment.
Gemäß
Zur axialen Sicherung des Radialkäfigs 5 an dem dem Axiallagerbereich 3 abgewandten Ende des hohlzylindrischen Radiallagerbereichs 2 ist ein nach radial außen einstückig abgewinkelter Randbereich 10 zur Axialsicherung vorgesehen. Hierdurch wird eine in sich selbst zusammenhaltende Baueinheit gebildet.For the axial securing of the
Der abgewinkelte Randbereich 10 kommt zur Axialsicherung direkt stirnseitig am Radialkäfig 5 zur Anlage und weist eine Länge auf, welche in etwa der Höhe des Radialkäfigs entspricht. Hierfür ist der abgewinkelte Randbereich 10 ausgehend von der Zylinderform des Radiallagerbereichs 2 über einen demgegenüber abgestreckten Übergangsbereich 11, welcher den Biegeradius bildet, zum sich hieran anschließenden und nach radial außen zeigenden Randbereich 10 geformt.The
Die Laufbahn 7 des Axiallagerbereichs 3 der Lagerhülse 1 ist bei dieser Ausführungsform an der dem Radiallagerbereich 2 zugewandten Seitenfläche des Axiallagerbereichs 3 angeordnet. Dem zugeordnet ist eine innenliegende Axialscheibe 14 mit einer hierzu korrespondierenden Laufbahn 15. Die innenliegende Axialscheibe 14 bildet innenrandseitig einen axialen Anlauf für den Radialkäfig 5 und weist einen außenumfänglich sich in Axialrichtung erstreckenden Randbereich 16 auf, welcher zur Einfassung des Axialkäfigs 8 dient, der über mehrere umfangsseitige Verstemmungen 17 fixiert ist. Mit den Verstemmungen 17 wird die Radial-/Axiallagereinheit zusammengehalten.In this embodiment, the
Bei der in
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die beiden vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen. So ist es auch denkbar, dass andere Wälzkörper als Nadeln für die kombinierte Radial-/Axiallagereinheit zum Einsatz kommen, beispielsweise auch Rollen, und der hohlzylindrische Radiallagerbereich 2 der Lagerhülse 1 kann je nach Anwendung auch mit einer zugeordneten Außenhülse kombiniert werden.The invention is not limited to the two preferred embodiments described above. It is also conceivable that rolling bodies other than needles for the combined radial/axial bearing unit can be used, for example rollers, and the hollow-cylindrical radial bearing
Bezugszeichenlistereference list
- 11
- Lagerhülsebearing sleeve
- 22
- Radiallagerbereichradial bearing area
- 33
- Axiallagerbereichthrust bearing area
- 44
- Laufbahncareer
- 55
- Radialkäfigradial cage
- 66
- Wälzkörperrolling elements
- 77
- Laufbahncareer
- 88th
- Axialkäfigaxial cage
- 99
- Wälzkörperrolling elements
- 1010
- Randbereichedge area
- 1111
- Übergangsbereichtransition area
- 1212
- Prägenutembossing groove
- 1313
- Verstemmungcaulking
- 1414
- Axialscheibethrust washer
- 1515
- Laufbahncareer
- 1616
- Randbereichedge area
- 1717
- Verstemmungcaulking
- 1818
- Randabschnittedge section
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- 2022-03-25 WO PCT/DE2022/100226 patent/WO2022228603A1/en active Application Filing
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