DE10240631A1 - Axiallager und Herstellungsverfahren hierfür - Google Patents

Axiallager und Herstellungsverfahren hierfür

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Abstract

Ein Axiallager weist eine erste Laufringkomponente (58) auf, die einen flachen kreisförmigen Laufbahnabschnitt (56), der um die Achse (60) herum gebildet ist, sowie einen sich axial erstreckenden Lippenabschnitt (62) hat. Eine Vielzahl von Nadelrollen (52) ist radial in Bezug auf die Achse (60) für einen Wälzkontakt mit der flachen Laufbahn (56) angeordnet. Ein Lagerkäfig (54) hält die Nadelrollen (52) und kann mit dem Lippenabschnitt (62) der ersten Laufringkomponente (58) zum Führen des Lagerkäfigs (54) in Eingriff gebracht werden. Eine zweite Laufringkomponente (64), hergestellt aus einem unterschiedlichen Material, weist einen flachen Abschnitt (66) in Berührung mit dem Laufbahnabschnitt (56) der ersten Laufringkomponente (58) und einen Lippenabschnitt (68) auf, der sich axial und radial von dem flachen Abschnitt (66) und über den Lippenabschnitt (62) der ersten Laufringkomponente (58) hinaus erstreckt, so daß die zweite Laufringkomponente (64) in Eingriff mit dem Lagerkäfig (54) gebracht werden kann, um die erste Laufringkomponente (58), die zweite Laufringkomponente (64) und den Lagerkäfig (54) als eine Baueinheit zusammenhalten.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Axiallager und insbesondere auf Axiallaufringe, die in Axiallagern mit Nadelrollen verwendet werden.
  • Axiallager mit Nadelrollen werden allgemein in Getrieben und ähnlichen Vorrichtungen verwendet, um axiale Lasten zwischen Komponenten abzustützen. Beispielsweise werden solche Axiallager in Drehmomentwandlern für Automobile benutzt, um einen Stator zu positionieren und abzustützen. Beispiele solcher Axiallager mit Nadelrollen sind in den Fig. 1 bis 4 dargestellt. Fig. 1 veranschaulicht ein Axiallager 10 mit Nadelrollen 12, die innerhalb eines Lagerkäfigs 14 gehalten sind und die in Wälzkontakt mit Laufbahnen eines inneren Axiallaufrings 16 und eines äußeren Axiallaufrings 18 stehen, die innere und äußere Lippen 20 und 22 aufweisen, die zum Führen des Lagerkäfigs 14 verwendet werden können.
  • Die Fig. 2 und 3 veranschaulichen ein ähnliches Axiallager 24 mit Nadelrollen 26, die innerhalb eines Lagerkäfigs 28 gehalten sind und die in Wälzkontakt mit Laufbahnen eines inneren Axiallaufrings 30 und eines äußeren Axiallaufrings 32 stehen, die innere und äußere Lippen 34 und 36 aufweisen, die zum Führen des Lagerkäfigs 28 verwendet werden können. Um die inneren und äußeren Axiallaufringe 30 und 32 und den Lagerkäfig 28 als eine Einheit zusammenzuhalten, haben die inneren und äußeren Lippen 34 und 36 umgebogene, gestauchte oder verstemmte Abschnitte 38 und 40, die sich radial nach außen bzw. radial nach innen über den Lagerkäfig 28 erstrecken. Bei anderen, nicht dargestellten Axiallagern können anstelle der umgeformten oder verstemmten Abschnitte 38 und 40 die inneren und äußeren Lippen längs eines vollen Umfangs von 360° eingerollt oder eingebördelt sein, um die Axiallaufringe und den Lagerkäfig zusammenzuhalten.
  • Bei solchen Axiallagern müssen die inneren und äußeren Axiallaufringe aus einem Material von Lagerqualität hergestellt werden, typischerweise Hochkohlenstoffstahl, um Laufbahnen mit hoher Qualität zu schaffen, sie müssen mit einer guten Verschleißoberfläche für die Nadelrollen bearbeitet werden, und sie müssen dick genug sein, um hohe Lasten unter den Nadelrollen zu tragen. Wegen der begrenzten Verformbarkeit des Materials ist das Ausbilden von umgeformten, gestemmten oder in ähnlicher Weise eingerollten oder gebördelten Abschnitten 40 schwierig und bringt die Gefahr mit sich, daß die Axiallaufringe brechen. Zusätzlich macht das Material mit Lagerqualität das Axiallager teuer. Fig. 4 veranschaulicht, daß ein abgewinkeltes Band 42 über einen äußeren Axiallaufring 44 montiert werden kann, das eine ähnliche Funktion hat wie der äußere Axiallaufring 18 von Fig. 1, um einige dieser Schwierigkeiten zu überwinden.
  • Durch die Erfindung sollen die vorstehend beschriebenen Nachteile beseitigt werden. Die Erfindung ist im wesentlichen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.
  • Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines Axiallagers mit Nadelrollen nach dem Stand der Technik;
  • Fig. 2 ist eine axiale Ansicht eines Teils eines anderen Axiallagers mit Nadelrollen nach dem Stand der Technik;
  • Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht des Axiallagers von Fig. 2 entsprechend der Linie 3-3 von Fig. 2;
  • Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht eines weiteren Axiallagers mit Nadelrollen nach dem Stand der Technik;
  • Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht eines Axiallagers mit Nadelrollen gemäß der Erfindung;
  • Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht eines Axiallagers mit Nadelrollen gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Fig. 5 veranschaulicht ein Axiallager 50 mit Nadelrollen 52, die in einem Lagerkäfig 54 gehalten sind und die in Wälzkontakt mit einem flachen Laufbahnabschnitt 56 einer ersten Laufringkomponente 58 stehen. Die erste Laufringkomponente ist aus einem Material hergestellt, das für Laufbahnen mit hoher Qualität geeignet ist, wie beispielsweise Hochkohlenstoffstahl, der mit einer glatten Verschleißoberfläche fertig bearbeitet ist. Der flache Laufbahnabschnitt 56 ist kreisförmig um eine Achse 60 herum gebildet. Der Lagerkäfig 54 kann mit einem sich axial erstreckenden Lippenabschnitt 62 der ersten Laufringkomponente 58 in Eingriff gebracht werden, der zur Führung des Lagerkäfigs 54 verwendet werden kann.
  • Eine zweite Laufringkomponente 64 weist einen flachen Abschnitt 66 auf, der in Berührung mit dem Laufbahnabschnitt 56 der ersten Laufringkomponente 58 steht und der einen Lippenabschnitt 68 aufweist, der sich axial und radial von dem flachen Abschnitt 66 und über den Lippenabschnitt 62 der ersten Laufringkomponente 58 hinaus erstreckt, so daß die zweite Laufringkomponente mit dem Lagerkäfig 54 in Eingriff gebracht werden kann, um die erste Laufringkomponente 58, die zweite Laufringkomponente 64 und den Lagerkäfig 54 als eine Einheit zusammenzuhalten. Zum Beispiel kann der Lippenabschnitt 68 radial nach innen verstemmt oder eingebördelt sein, um einen Halterungsabschnitt 70 zu bilden, der einen Innendurchmesser hat, der kleiner ist als ein äußerer Durchmesser des Lagerkäfigs 54.
  • Die zweite Laufringkomponente 64 ist aus einem anderen Material hergestellt als die erste Laufringkomponente 58. Allgemein sollte das Material für die zweite Laufringkomponente 64 mehr verformbar oder nachgiebig sein als dasjenige der ersten Laufringkomponente 58. Zum Beispiel kann ein Stahl mit geringem Kohlenstoffgehalt mit begrenzten Anforderungen an die Oberflächengüte verwendet werden. Ein solches Material gestattet eine komplexere Ausbildung des Lippenabschnitts 68 und ermöglicht ein besseres Zusammenwirken oder Übergreifen mit dem Lagerkäfig 54 für ein sichereres Zusammenhalten durch Zusammenschnappen, ohne die Gefahr des Brechens der zweiten Laufringkomponente 64. Zusätzlich kann ein solches Material dick genug sein, um den Laufbahnabschnitt 56 abzustützen und die hohen Lasten unter den Nadelrollen 52 zu tragen, während die Materialkosten vermindert werden.
  • Das erfindungsgemäße Axiallager kann nur einen einzigen Axiallaufring aufweisen, der die ersten und zweiten Laufringkomponenten 58 und 64 umfaßt, wie dargestellt, die mit den Nadelrollen 52 und dem Lagerkäfig 54 zusammengehalten werden. Alternativ kann der einzige Axiallaufring ein innerer Axiallaufring sein. Das heißt er kann eine sich axial erstreckende Lippe radial innerhalb des Lagerkäfigs statt radial außerhalb des Lagerkäfigs haben. Als weitere Variation der Erfindung können sowohl innere als auch äußere Axiallaufringe vorgesehen sein, wobei einer oder beide Axiallaufringe erste und zweite Laufbahnkomponenten aufweisen, und wobei beide Axiallaufringe mit dem Lagerkäfig zusammengehalten sind, um eine Baueinheit zu schaffen.
  • Fig. 5 veranschaulicht einen inneren Axiallaufring, der erste und zweite Laufringkomponenten 72 und 74 hat. Die erste Laufringkomponente 72 weist einen Laufbahnabschnitt 76 für einen Wälzkontakt mit den Nadelrollen 52 und einen Lippenabschnitt 78 auf, der sich axial derart erstreckt, daß der Lagerkäfig 54 durch Eingriff mit dem Lippenabschnitt 78 geführt werden kann. Die zweite Laufringkomponente 74 umfaßt einen flachen Abschnitt 80 in Kontakt mit dem Laufbahnabschnitt 76 und einen Lippenabschnitt 82, der sich axial und radial derart erstreckt, daß der Lippenabschnitt 82 in Eingriff mit dem Lagerkäfig 54 gebracht werden kann, um die zweite Laufringkomponente 74 mit dem Lagerkäfig 54 als eine Baueinheit zusammenzuhalten. Die Materialien für die ersten und zweiten Laufringkomponenten 72 und 74 werden wie oben in Bezug auf die Laufringkomponenten 58 und 64 beschrieben ausgewählt.
  • Fig. 6 veranschaulicht ein Axiallager 84 gemäß der Erfindung mit einem äußeren Axiallaufring, der eine zweite Laufringkomponente 86 mit einem sich axial und radial erstreckenden Lippenabschnitt 88, ähnlich dem Lippenabschnitt 68 von Fig. 5, aufweist, so daß der Lippenabschnitt 88 in Eingriff mit dem Lagerkäfig 54 gebracht werden kann, um die zweite Laufringkomponente 86 an dem Lagerkäfig 54 zu halten. Zusätzlich weist die zweite Laufringkomponente 86 einen Verlängerungsabschnitt 90 auf, der sich axial von einem flachen Abschnitt 92 der zweiten Laufringkomponente 86 und in einer Richtung weg von den Nadelrollen 52 erstreckt. Weil die zweite Laufringkomponente 86 aus einem verformbaren Material hergestellt werden kann, kann der Verlängerungsabschnitt 90 so gestaltet werden, daß er an eine Vielzahl von Anwendungsfällen angepaßt werden kann, und er kann mit anderen Komponenten verschweißt oder verstemmt werden, wie erforderlich, entweder vor oder nach der Installation des Axiallagers.
  • Die Axiallaufringe für das Axiallager können vorteilhafterweise aus Metallblech hergestellt werden, wobei Streifen von zwei unterschiedlichen Materialien in eine Formmaschine derart eingeführt werden, daß die erste Laufringkomponente und die zweite Laufringkomponente gleichzeitig durch dieselbe Formeinrichtung und die entsprechenden Werkzeuge gebogen werden. Alternativ kann ein Rohling für die erste Komponente oder ein Rohling für die zweite Komponente in eine Formmaschine mit einem Streifen eines unterschiedlichen Materials derart eingeführt werden, daß die ersten und zweiten Laufringkomponenten gleichzeitig geformt werden. Falls erwünscht, können die Komponenten oder die Rohlinge für die Komponenten vor dem Verformen miteinander oder mit dem Streifen eines unterschiedlichen Materials haftend verbunden oder verklebt werden.
  • Die Axiallaufringe für das Axiallager können auch durch Ausbildung von Rohlingen für die ersten und zweiten Komponenten geformt werden, die gebogen werden, um sich axial erstreckende Lippenabschnitte auszubilden, bevor sie miteinander zusammengefügt werden. Ein nachträgliches Ausbilden der Lippe der zweiten Laufringkomponente, wie zum Beispiel des Halterungsabschnitts 70, kann verwendet werden, um die ersten und zweiten Laufringkomponenten aneinander zu befestigen. Falls erwünscht, können die Rohlinge für die Komponenten oder die Laufringkomponenten selbst mit einem geeigneten bekannten Haft- oder Verbindungsmaterial miteinander verbunden werden.

Claims (17)

1. Axiallager (50, 84) mit Nadelrollen (52),
mit einer ersten Laufringkomponente (58), hergestellt aus einem ersten Material und mit einem flachen kreisförmigen Laufbahnabschnitt (56), der um eine Achse (60) herum gebildet ist, und mit einem sich axial erstreckenden Lippenabschnitt (62),
mit einer Vielzahl von Nadelrollen (52), die radial in Bezug auf die Achse angeordnet sind für einen Wälzkontakt mit dem flachen Laufbahnabschnitt (56) der ersten Laufringkomponente (58),
mit einem Lagerkäfig (54), der die Nadelrollen (52) hält und in Eingriff mit dem Lippenabschnitt (62) der ersten Komponente (58) bringbar ist, um den Lagerkäfig (54) zu führen,
mit einer zweiten Laufringkomponente (64), hergestellt aus einem zweiten Material. die einen flachen Abschnitt (66) in Berührung mit dem Laufbahnabschnitt (56) der ersten Laufringkomponente (58) hat und die auch einen Lippenabschnitt (68) aufweist, der sich axial und radial von dem flachen Abschnitt (66) und über den Lippenabschnitt (62) der ersten Laufringkomponente (58) hinaus erstreckt, so daß die zweite Laufringkomponente (64) in Eingriff mit dem Lagerkäfig (54) bringbar ist, um die erste Laufringkomponente (58), die zweite Laufringkomponente (64) und den Lagerkäfig (54) als eine Einheit zusammenzuhalten.
2. Axiallager nach Anspruch 1, bei dem der sich axial erstreckende Lippenabschnitt (62) der ersten Laufringkomponente (58) radial außerhalb des Laufbahnabschnitts (56) der ersten Laufringkomponente (58) liegt.
3. Axiallager nach Anspruch 1, bei dem der sich axial erstreckende Lippenabschnitt (62) der ersten Laufringkomponente (58) radial innerhalb des Laufbahnabschnitts (56) der ersten Laufringkomponente (58) liegt.
4. Axiallager nach Anspruch 1, das ferner einen zusätzlichen Axiallaufring (72, 74) aufweist, der einen kreisförmigen Laufbahnabschnitt (76) für einen Wälzkontakt mit den Rollen (52) umfaßt, wobei die Rollen (52) zwischen den kreisförmigen Laufbahnabschnitten (56, 76) der ersten Laufringkomponente (58) und des zusätzlichen Axiallaufrings (72, 74) angeordnet sind.
5. Axiallager nach Anspruch 4, bei dem der zusätzliche Axiallaufring (72, 74) zwei Komponenten (72, 74) aufweist, die aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind.
6. Axiallager nach Anspruch 4, bei dem der zusätzliche Axiallaufring (72, 74) mit dem Lagerkäfig (54) in Eingriff bringbar ist, um den zusätzlichen Axiallaufring (72, 74) und den Lagerkäfig (54) als eine Einheit zusammenzuhalten.
7. Axiallager nach Anspruch 1, bei dem die erste Laufringkomponente (58) aus einem Stahl von Lagerqualität und die zweite Laufringkomponente (64) aus einem mehr verformbaren Material hergestellt sind.
8. Axiallager nach Anspruch 1, bei dem die erste Laufringkomponente (58) aus einem Stahl von Lagerqualität und die zweite Laufringkomponente (64) aus einem leichter zu schweißenden Material hergestellt sind.
9. Axiallager nach Anspruch 1, bei dem die erste Laufringkomponente (58) aus einem Hochkohlenstoffstahl und die zweite Laufringkomponente (64) aus einem Niedrigkohlenstoffstahl hergestellt sind.
10. Axiallager nach Anspruch 1, bei dem die zweite Laufringkomponente (64) an einer Vielzahl von Stellen längs eines Umfangs des Lippenabschnitts (68) der zweiten Laufringkomponente (64) über die Lippe (62) der ersten Laufringkomponente (58) verformt, gebördelt oder verstemmt ist, so daß die erste Laufringkomponente (58), die zweite Laufringkomponente (64) und der Lagerkäfig (54) als eine Einheit zusammengehalten sind.
11. Axiallager nach Anspruch 1, bei dem die zweite Laufringkomponente (64, 86) einen Verlängerungsabschnitt (90) aufweist, der sich axial von dem flachen Abschnitt (66, 92) der zweiten Laufringkomponente (64, 86) in einer Richtung weg von den Rollen (52) erstreckt.
12. Axiallager nach Anspruch 1, bei dem die ersten und zweiten Laufringkomponenten (58, 64) aus Metallblech geformt sind, wobei die ersten und zweiten Materialien voneinander verschieden sind.
13. Verfahren zum Herstellen eines Axiallagers (50, 84) mit folgenden Schritten:
- Schneiden eines Rohlings für eine erste Komponente (58) aus Metallblech,
- Bereitstellen eines Rohlings für eine zweite Komponente (64), der aus einem Metallblech eines unterschiedlichen Materials hergestellt ist,
- Anordnen des Rohlings der ersten Komponente (58) gegen den Rohling der zweiten Komponente (64),
- Biegen des Rohlings der ersten Komponente (58) und des Rohlings der zweiten Komponente (64) miteinander derart, daß der Rohling der ersten Komponente (58) eine erste Laufringkomponente (58) mit einem flachen, kreisförmigen Laufbahnabschnitt (56), definiert um eine Achse (60) herum, und einen sich axial erstreckenden Lippenabschnitt (62) bildet, und derart, daß der Rohling der zweiten Komponente (64) eine zweite Laufringkomponente (64) bildet, die einen flachen Abschnitt (66) in Berührung mit dem Laufbahnabschnitt (56) der ersten Laufringkomponente (58) sowie einen Lippenabschnitt (68) aufweist, der sich axial von dem flachen Abschnitt (66) und über den Lippenabschnitt (62) der ersten Laufringkomponente (58) hinaus erstreckt.
14. Verfahren zum Herstellen eines Axiallagers (50, 84) mit folgenden Schritten:
- Schneiden eines Rohlings einer ersten Komponente (58) aus Metallblech,
- Bereitstellen eines Rohlings für eine zweite Komponente (64), hergestellt aus Metallblech eines unterschiedlichen Materials,
- Anordnen des Rohlings der ersten Komponente (58) gegen den Rohling der zweiten Komponente (64),
- getrenntes Biegen der Rohlinge der ersten und zweiten Komponenten (58, 64) und nachfolgendes Zusammenfügen der Rohlinge der ersten und zweiten Komponenten (58, 64) miteinander derart, daß der Rohling der ersten Komponente (58) eine erste Laufringkomponente (58) mit einem flachen kreisförmigen Laufbahnabschnitt (56), gebildet um eine Achse (60) herum, und einen sich axial erstreckenden Lippenabschnitt (62) umfaßt, und derart, daß der Rohling der zweiten Komponente (64) eine zweite Laufringkomponente (64) bildet, die einen flachen Abschnitt (66) in Berührung mit dem Laufbahnabschnitt (56) der ersten Laufringkomponente (58) und einen Lippenabschnitt (68) umfaßt, der sich axial von dem flachen Abschnitt (66) und über den Lippenabschnitt (62) der ersten Laufringkomponente (58) hinaus erstreckt.
15. Verfahren zum Herstellen eines Axiallagers nach Anspruch 13 oder 14, bei dem ferner ein Lagerkäfig (54) mit Nadelrollen (52) gegen den Laufbahnabschnitt (56) der ersten Komponente (58) positioniert wird und bei dem der sich axial erstreckende Lippenabschnitt (68) der zweiten Laufringkomponente (64) derart geformt wird, daß der Lippenabschnitt (68) in Eingriff mit dem Lagerkäfig (54) bringbar ist, um die erste Laufringkomponente (58), die zweite Laufringkomponente (64) und den Lagerkäfig (54) als eine Einheit zusammenzuhalten.
16. Verfahren zum Herstellen eines Axiallagers nach Anspruch 13 oder 14, bei dem ferner ein Verlängerungsabschnitt (90) der zweiten Laufringkomponente (64, 86) derart ausgebildet wird, daß er sich axial von dem flachen Abschnitt (66, 92) der zweiten Laufringkomponente (64, 86) und in einer Richtung weg von den Rollen (52) erstreckt.
17. Verfahren zum Herstellen eines Axiallagers nach Anspruch 13 oder 14, bei dem ferner der Rohling der ersten Komponente (58) mit dem Rohling der zweiten Komponente (64) zusammengefügt, insbesondere haftend zusammengefügt wird.
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