DE102022117175B4

DE102022117175B4 - Axialpendelrollenlager mit einem Käfig und Verfahren zur Fertigung eines Käfigs für ein Axialpendelrollenlager

Info

Publication number: DE102022117175B4
Application number: DE102022117175.2A
Authority: DE
Inventors: Rainer Schröder; Georg Friedrich
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2022-07-11
Filing date: 2022-07-11
Publication date: 2024-04-11
Anticipated expiration: 2042-07-12
Also published as: WO2024012626A1; DE102022117175A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Axialpendelrollenlager 1, welches kostengünstig herstellbar ist und durch bessere Laufeigenschaften charakterisiert ist. Das Axialpendelrollenlager 1 weist Lagerringe in Form eines Lagerinnenrings 2 und eines Lageraußenrings 3 auf, sowie eine Mehrzahl von Wälzkörpern 4 zur drehbaren Lagerung der Lagerringe um eine gemeinsame Achse 11. Der Lagerinnenring 2 hat dabei Schräge 8. Der Käfig 5 der Blechdicke s, weist einen Bodenring 6, einen Deckelring 7 und eine Mehrzahl von Verbindungsstegen 13 auf, die jeweils einstückig mit dem Bodenring 6 und dem Deckelring 7 verbunden sind und Fenster 12 zur Aufnahme von Tonnenrollen ausbilden und diese somit voneinander beabstanden. Der Käfig 5 weist am Deckelring 7 angeschweißte Befestigungslaschen 9 auf, die in einen radialen Absatz des Lagerinnenrings 8 einschnappen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Axialpendelrollenlager mit einem verbesserten Käfig sowie ein Verfahren zur Fertigung eines Käfigs für ein Axialpendelrollenlager.
Axialpendelrollenlager erlauben die Aufnahme von hohen Axiallasten sowie zusätzlich von radialen Kräften und weisen typischerweise Druckwinkel von mehr als 20 Grad auf. Insbesondere ermöglichen Axialpendelrollenlager Winkelfehler auszugleichen, indem sich die Lagerscheiben in Bezug auf deren Mittelachsen zueinander verschwenken. Als Wälzkörper kommen bei Axialpendellagern ballige Tonnenrollen zum Einsatz, welche oft asymmetrisch ausgebildet sind.
Aufgrund der Kraftaufnahme der Axialpendelrollenlager neigen die Tonnenrollen dazu, im Betrieb zu verkippen bzw. zu schränken. Um eine ausreichende Führung der Tonnenrollen sicher zu stellen, weisen Axialpendelrollenlager meist Käfige mit Fenster auf, wobei die Fenster durch Stege voneinander getrennt sind.
Die DE 23 17 549 A offenbart ein Axialpendelrollenlager mit einem Käfig. Der Käfig ist in der Form ausgebildet, dass der Käfigdeckelring den inneren Lagerring umschließt. Die gewährleistet eine ausreichende Stabilität und eine Käfigform, die nicht über die radialen Abmessungen des äußeren Lagerings übersteht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Axialpendelrollenlager mit einem verbesserten Käfig vorzuschlagen, welches kostengünstig herstellbar ist und bessere Laufeigenschaften aufweist.
Diese Aufgabe wird durch ein Axialpendelrollenlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie durch ein Verfahren zur Fertigung eines verbesserten Käfigs für ein Axialpendelrollenlager mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und/oder den beigefügten Figuren.
Unter Axialpendelrollenlager werden im Rahmen der Erfindung vorzugsweise Wälzlager mit einem Druckwinkel von größer als 20°, insbesondere größer 30° und im speziellen größer als 40° verstanden. Das Axialpendelrollenlager weist Lagerringen in Form eines Lagerinnenrings und eines Lageraußenrings, sowie eine Mehrzahl von Wälzkörpern zur drehbaren Lagerung der Lagerringe um eine gemeinsame Achse auf. Der Lagerinnenring weist darüber hinaus eine Blechdicke s und eine Schräge auf. Der Käfig weist eine Bodenring, einen Deckelring und eine Mehrzahl von Verbindungsstegen auf, die jeweils einstückig mit dem Bodenring und dem Deckelring verbunden sind, sowie Fenster zur Aufnahme von Tonnenrollen, die diese voneinander beabstanden.
Die am Deckelring des Käfigs angeschweißten Befestigungslaschen schnappen in einen radialen Absatz des Lagerinnenrings ein und können bei der Montage den mit Wälzkörpern bestückten Käfig am Innenring halten. Naheliegenderweise werden die Deckelringe eines Axialpendelrollenlagers in der Form ausgeführt, dass sie den inneren Lagerring nahezu umschließen. Dies ermöglicht eine besonders hohe Steifigkeit und einfache Formgebung mittels Tiefziehen. Im Rahmen der Erfindung wird jedoch dagegen der zusätzliche, kostenintensive Prozessschritt des Anschweißens gewählt, um ein verbessertes Lager zu schaffen. Die angeschweißten Laschen ermöglichen ein Verbinden des mit Wälzkörpern befüllten Käfigs mit dem inneren Lagerring zur Montage auf der Welle. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist zudem die Verbesserung des tribologischen Verhaltens des Lagers, da so das Lager extern in einer verbesserten Art und Weise mit Schmierstoff versorgt werden kann.
Der Käfig ist bevorzugt aus einem Stahlmaterial gefertigt und umfasst einen Bodenring, einen Deckelring und eine Mehrzahl von Verbindungsstegen, die jeweils einstückig mit den genannten Ringen verbunden sind, so dass der Käfig einstückig ausgebildet ist. Unter einstückig ist auch die durch Anschweißen realisierte Verbindung der Befestigungslaschen mit dem Deckelring zu verstehen. Vorzugsweise ist der Bodenring und Deckelring so definiert, dass der Bodenring einen geringeren Durchmesser als der Deckelring aufweist.
Vorzugsweise überschreitet die axiale Erstreckung des Deckelrings des Käfigs die axiale Erstreckung der Schräge des Lagerinnenrings nicht. Das bedeutet, dass der Deckelring axial besonders filigran ausgeführt ist. Dies kann zwar die Stabilität in geringem Maße beeinträchtigen, jedoch wird so ein besonders großer Schmierstoffdurchgang gewährleistet. Durch diese schmale Ausführung kann zudem der Materialeinsatz des Rohlings bei der Fertigung des Käfigs gering gehalten werden und dem Aufwand des Anschweißens der Befestigungslaschen entgegengehalten werden.
Bei einer bevorzugten Ausführung des Axialpendelrollenlagers ist die axiale Erstreckung des Deckelrings des Käfigs so dimensioniert, dass der Deckelring mindestens mit dem Betrag der Blechstärke s vor dem Ende der axialen Erstreckung der Schräge endet. Somit wird ein noch größerer Spalt zur Schmierstoffversorgung sichergestellt.
Um einen ausreichenden Halt des mit Wälzkörpern bestückten Käfigs am inneren Lagerring zu gewährleisten, sind mindestens drei angeschweißte Befestigungslaschen am Deckelring des Axialpendelrollenlagerkäfigs vorzusehen. Dies ist bevorzugt, da so der fertigungstechnische Aufwand geringgehalten wird.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist der Deckelring des Käfigs des Axialpendelrollenlagers vier angeschweißte Befestigungslaschen auf. Dadurch kann ein besonders guter Halt auf dem inneren Lagerring sichergestellt werden.
In einer weiter verbesserten Ausgestaltung des Axialpendelrollenlagers, weist der Deckelring des Käfigs angeschweißte Befestigungslaschen auf, die die gleichmäßig über den Umfang verteilt sind. Dadurch ist ein idealer Halt des Käfigs mit den Wälzkörpern bei der Montage am inneren Lagerring realisiert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die angeschweißten Befestigungslaschen des Deckelring des Käfigs die gleiche Kontur auf. Dies hat den Vorteil, dass die Haltekräfte bei/nach der Montage über den Umfang nahezu gleich groß sind und es so zu keiner Lösung der Verbindung kommt.
Bei einer bevorzugten Herstellungsweise des Käfigs des Axialpendelrollenlagers wird dieser gefertigt, indem der Rohling in Form einer Platine zunächst bereitgestellt und mittels Tiefziehens zu einem Käfigtopf geformt wird. Im Anschluss werden die Fenster, die später der Aufnahme der Wälzkörper dienen, gelocht und geprägt. Der so hergestellte erste Teil des Axialpendelrollenlagerkäfigs zeichnet sich im Hinblick auf die Herstellung zudem dadurch aus, dass signifikant weniger Rohmaterial bereitgestellt werden muss als bei einem Standardkäfig mit breitem Deckelring. Zu diesem ersten Teil der Axialpendelrollenlagerkäfigs, werden zunächst die vorgeformten Befestigungslaschen bereitgestellt und mittels Schweißens stoffschlüssig an den ersten Teil der Axialpendelrollenlagerkäfigs gefügt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben sind.
Es zeigen:

1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Lagers,
2 eine dreidimensionale Ansicht des Lagers gemäß 1,
3 eine Darstellung eines Käfigs eines erfindungsgemäßen Lagers,
4 eine Darstellung der Verfahrensschritte zur Herstellung eines Käfigs für ein Axialpendelrollenlager.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt in einer Schnittdarstellung einen Ausschnitt eines Lagers 1, das als Axialpendelrollenlager ausgebildet ist. Dieses Lager weist Lagerringe in Form eines Lagerinnenrings 2 und eines Lageraußenrings 3 auf, zwischen denen eine Mehrzahl von Wälzkörpern 4 zur drehbaren Lagerung der Lagerringe um eine gemeinsame Achse 11 angeordnet sind.
Der Lagerinnenring 2 weist eine Schräge 8 auf. Der Käfig 5 mit einer Blechdicke s umfasst einen Bodenring 6, einem Deckelring 7 und eine Mehrzahl von Verbindungsstegen 13, die jeweils einstückig mit dem Bodenring 6 und dem Deckelring 7 verbunden sind. Der Bodenring 6, der Deckelring 7 sowie die Verbindungsstegen 13 bilden jeweils ein Fenster 12 zur Aufnahme von Wälzkörpern aus, welche letztere voneinander beabstanden.
Der Käfig 5 weist an den Deckelring 7 angeschweißte Befestigungslaschen 9 auf, die in einen radialen Absatz 10 des Lagerinnenrings 2 einschnappen. Diese können unterschiedliche Formen aufweisen, wobei eine denkbare Form in 1 dargestellt ist.
1 zeigt eine Ausführungsform, bei der die axiale Erstreckung a des Deckelrings 7 des Käfigs 5, die axiale Erstreckung der Schräge 8 nicht überschreitet. Dabei ist hier der Deckelring 7 so schmal ausgeführt, dass mindestens mit dem Betrag der Blechstärke s vor dem Ende der axialen Erstreckung s der Schräge 8 endet.
In 2 ist eine dreidimensionale Ansicht des Lagers gemäß 1 ersichtlich. Hierbei sind die in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehenen vier angeschweißte Befestigungslaschen 9 des Deckelrings 7 dargestellt. In weiteren Ausführungsformen können die Anzahl und die Positionierung der Befestigungslaschen 9 von der Darstellung variieren.
3 zeigt eine schematische, dreidimensionale Darstellung eines Käfigs 5 für ein Axialpendelrollenlager. Hierbei ist der schmal ausgeführte Deckelring 7, sowie die angeschweißten Befestigungslaschen 9 ersichtlich.
4 verdeutlicht die Verfahrensschritte zur Herstellung eines Käfigs 5 für ein Axialpendelrollenlager 1. Zunächst wir ein Rohling in Form einer Platine bereitgestellt. Anschließend wird dieser mittels Tiefziehens zu einem Käfigtopf geformt. Daraufhin werden die Fenster 12, die später der Aufnahme der Wälzkörper 4 dienen, gelocht und geprägt. Der so hergestellte erste Teil des Axialpendelrollenlagerkäfigs 5 zeichnet sich im Hinblick auf die Herstellung zudem dadurch aus, dass signifikant weniger Rohmaterial bereitgestellt werden muss als bei einem Standardkäfig mit breitem Deckelring. Zu diesem ersten Teil der Käfigs 5, werden zunächst die vorgeformten Befestigungslaschen 9 bereitgestellt und mittels Schweißens stoffschlüssig an den ersten Teil des Käfigs 5 gefügt.
Bezugszeichen

1: Axialpendelrollenlager
2: Lagerinnenring
3: Lageraußenring
4: Wälzkörper
5: Käfig
6: Bodenring
7: Deckelring
8: Schräge
9: Befestigungslaschen
10: radialer Absatz
11: Gemeinsame Achse
12: Fenster
13: Verbindungsstege
a: Axiale Erstreckung
s: Blechdicke

Claims

Axialpendelrollenlager 1, mit Lagerringen in Form eines Lagerinnenrings (2) und eines Lageraußenrings (3), mit einer Mehrzahl von Wälzkörpern (4) zur drehbaren Lagerung der Lagerringe um eine gemeinsame Achse (11), wobei der Lagerinnenring eine Schräge (8) aufweist, und mit einem Käfig (5) einer Blechdicke (s) mit einem Bodenring (6), mit einem Deckelring (7) und mit einer Mehrzahl von Verbindungsstegen (13), die jeweils einstückig mit dem Bodenring (6) und dem Deckelring (7) verbunden sind und Fenster (12) zur Aufnahme von Tonnenrollen, die diese voneinander beabstanden, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (5) an den Deckelring (7) angeschweißte Befestigungslaschen (9) aufweist, die in einen radialen Absatz des Lagerinnenrings (8) einschnappen.
Axialpendelrollenlager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Erstreckung (a) des Deckelrings (7) des Käfigs (5), die axiale Erstreckung der Schräge (8) nicht überschreitet.
Axialpendelrollenlager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Erstreckung (a) des Deckelrings (7) des Käfigs (5), mindestens mit dem Betrag der Blechdicke (s) vor dem Ende der axialen Erstreckung (a) der Schräge (8) endet.
Axialpendelrollenlager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckelring (7) des Käfigs (5) mindestens drei angeschweißte Befestigungslaschen (9) aufweist.
Axialpendelrollenlager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckelring (7) des Käfigs (5) vier angeschweißte Befestigungslaschen (9) aufweist.
Axialpendelrollenlager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die angeschweißten Befestigungslaschen (9) des Deckelrings (7) des Käfigs (5) gleichmäßig über den Umfang verteilt sind.
Axialpendelrollenlager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die angeschweißten Befestigungslaschen (9) des Deckelrings (7) des Käfigs (5) die gleiche Kontur aufweisen.
Verfahren zur Herstellung eines Käfigs (5) für ein Axialpendelrollenlager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: a. Bereitstellen eines Rohlings b. Tiefziehen des Rohlings zu einem Käfigtopf c. Lochen und Prägen der Fenster (12) d. Bereitstellen von vorgeformten Befestigungslaschen (9) e. Verbindung der Befestigungslaschen (9) mit dem Käfig (5) durch Schweißen