DE19859307A1

DE19859307A1 - Spieleinstellbares Lager

Info

Publication number: DE19859307A1
Application number: DE19859307A
Authority: DE
Inventors: Hans-Joerg Zielfleisch
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 2000-06-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein spieleinstellbares Wälzlager (1a) mit einem Lagerring (3), an dem einseitig Wälzkörper (13) geführt sind und der gegenseitig an einer Lageraufnahmebohrung (5) des Gehäuses (2) abgestützt ist. Zur Abstimmung des Lagerspiels ist ein Kontaktbereich (4a) zwischen dem Lagerring (3) und dem Gehäuse (2) plastisch verformbar.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein spieleinstellbares Wälzlager, mit dem beispielsweise Fertigungstoleranzen von Bauteilen in bzw. zwischen denen das Wälzlager angeordnet ist, kompensierbar sind. Eine Abstimmung des Wälzlagerbe triebspiels nimmt unmittelbar Einfluß auf die Lebensdauer des Wälzlagers und verbessert somit die Verfügbarkeit der Baueinheit, in der das Wälzlager inte griert ist.

Hintergrund der Erfindung

Mit dem verstärkten Einsatz von Kunststoffgehäusen entstehen bei Wälzlagern Schwierigkeiten, die gestellten Anforderungen hinsichtlich der Präzision, bei spielsweise in Bezug auf die Laufgenauigkeit zu erfüllen. Zur Lösung dieses Problems ist es beispielsweise bekannt, zur Versteifung Stahlringe im Bereich der Lageraufnahmebohrung in das Kunststoffgehäuse einzuspritzen. Die zu sätzlich eingebrachten Stahlringe werden gemeinsam mit dem Kunststoff zur Erzielung eines definierten Durchmessers der Lageraufnahmebohrung ge meinsam nachgearbeitet. Die Verwendung von Stahlringen in Kunststoffgehäu sen verursacht erhöhte Kosten. In vielen Fällen sind die Stahlringe aufgrund der vorgegebenen Gehäuse-Querschnitte nicht einsetzbar.

Es sind spieleinstellbare Wälzlager mit zylindrischen Wälzkörpern bekannt, vorwiegend mit einer konischen Bohrung des Lagerinnenrings, der mittels ko nischer Hülsen gedehnt werden kann. Ein derartiges Lager verlangt eine sehr hohe Genauigkeit der miteinander korrespondierenden Kegel, die nur mit gro ßem Aufwand und entsprechenden Kosten zu erzielen ist.

Weiterhin ist bekannt, zur Spieleinstellung Federbänder zu benutzen, die bei spielsweise zwischen der Mantelfläche des äußeren Lagerrings und der Lage raufnahmebohrung eingesetzt sind und eine Verengung des Lagerspiels bewir ken.

Es sind außerdem zur Spieleinstellung geschlitzte Laufringe einsetzbar, die in eine konische Hülse eingesetzt sind und durch eine axiale Verschiebung ihren Durchmesser verändern, wodurch das Lagerspiel einstellbar ist.

Die DE 20 12 079 C2 zeigt ein Nadellager, dessen äußerer, dünnwandiger Lagerring von einer elastisch verformbaren Hülse umgeben ist. Die in einer Lageraufnahmebohrung eingesetzte Hülse ist mit drei umfangsseitig versetzt angeordneten, elastisch verformbaren Bereichen versehen. Zur Erzielung ei nes spielfreien Wälzlagers ist zwischen dem Lagerring und der Hülse in einem von dem elastisch verformbaren Bereich begrenzten kreisringförmigen Seg ment ein Andrückelement eingesetzt, das eine radiale Kraft auf den dünnwan digen Lagerring ausübt. Ein derartig aufgebautes Wälzlager benötigt einen vergrößerten radialen Bauraum, der in vielen Anwendungsfällen nicht vorhan den ist. Das auch als Sonderlager zu bezeichnende spieleinstellbare Wälzla ger umfaßt deutlich mehr Einzelteile, was sich nachteilig auf die Herstellkosten und die Montage auswirkt.

Aufgabe der Erfindung

Von den technischen Mängeln bekannter Lösungen ausgehend, ist es Aufgabe der Erfindung, ein spieleinstellbares Wälzlager zu schaffen, das:

- einen engtolerierten und formgenauen Wälzkörper-Hüllkreis bzw. einen Wälzlagerinnendurchmesser im eingebauten Zustand sicherstellt;
- eine Erweiterung der Fertigungstoleranzen der Lageraufnahmebohrung und der Lagertoleranzen ermöglicht;
- sich hinsichtlich des Bauteileumfanges und des erforderlichen Bau raumbedarfs von einem Wälzlager üblicher Bauart nicht unterscheidet.

Zusammenfassung der Erfindung

Die zuvor genannte Problemstellung wird erfindungsgemäß durch ein Wälzla ger mit einem plastisch verformbaren Kontaktbereich gelöst, der zwischen dem Lagerring und dem Gehäuse vorgesehen ist. Dazu bietet es sich an, die Lage raufnahmebohrung im Gehäuse entsprechend zu gestalten. Zur Erzielung ei nes engtolerierten, formgenauen Wälzkörperhüllkreises bzw. Wälzlagerinnen durchmessers ist die Kontaktfläche mit einer die zulässige Tragzahl des Wälz lagers nicht übersteigenden Kraft plastisch verformbar. Durch das kurzzeitige Aufbringen der Einstellkraft kann das Wälzlagerbetriebsspiel optimal abge stimmt werden, ohne dabei das Wälzlager zu beschädigen. Durch die Erfin dung kann der definierte, das Wälzlagerbetriebsspiel entscheidend beeinflus sende, Hüllkreis der Wälzköper realisiert werden. Durch die sich einstellende verbessernde Maßhaltigkeit verringert sich das Wälzlager-Kippspiel und damit gleichzeitig die Geräuschentwicklung, und reduziert außerdem die Eigen schwingungen. Durch die Erfindung verbessert sich weiterhin die Lebensdauer des Wälzlagers und damit die Standzeit der mit dem Wälzlager verbundenen Baueinheit, z. B. ein Elektrowerkzeug. Das erfindungsgemäße spieleinstellbare Wälzlager verbessert deren Laufgenauigkeit ohne Nacharbeit des Kunststoff gehäuses, d. h. beispielsweise der Lageraufnahmebohrung. Für das Kunst stoffgehäuse ist damit eine Toleranz-Entfeinerung zulässig, wodurch sich ins besondere für ein Halbschalen-Kunststoffgehäuse ein Kostenvorteil einstellt, da derartige, insbesondere bei Elektrowerkzeugen verwendete Kunststoffge häuse eine große Formungenauigkeit aufweisen, verbunden mit einer großen Toleranzstreuung der Lageraufnahmebohrung.

Die Erfindung erfordert in vorteilhafter Weise kein Sonderlager zur Erzielung des einstellbaren Lagerspiels. Vielmehr kann dazu ein Serienlager verwendet werden, wodurch der erforderliche Einbauraum, der Teileumfang sowie die Montage im Vergleich zu bisherigen Wälzlagerungen unverändert bleibt. Die aufzubringende Einstellkraft, mit der ein definierter Wälzkörperhüllkreis bzw. Wälzlagerinnendurchmesser herstellbar ist, erfolgt vorzugsweise automatisiert und ist damit weitestgehend kostenneutral.

Die Wirkungsweise des spieleinstellbaren Wälzlagers sieht vor, durch Aufbrin gen einer Einstellkraft eine Hüllkreisaufweitung vorzunehmen, um damit die zuvor beim Einpressen des Lagerrings bzw. der Nadelhülse eingestellte radiale Einfederung, d. h. Durchmesserverengung auszugleichen, mittels einer plasti schen Verformung. Das Prinzip dieser Abstimmlagerung ermöglicht es auch bei großen Montageserien die Toleranz der Wälzkörperhüllkreise bzw. des Wälz lagerinnenrings sehr eng zu halten, vor allem dann, wenn die Einstellkraft auf die Maßverhältnisse der jeweiligen Charge des Gehäuses und des Wälzlagers berücksichtigt wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der An sprüche 2 bis 22, die nachfolgend näher erläutert werden.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, das spieleinstellbare Wälzlager als ein Radialwälzlager auszubilden, dessen Lagerring in einer Lageraufnahme bohrung des Gehäuses eingesetzt ist. Der elastisch verformbare Kontaktbe reich ist dabei an der Wandung der Aufnahmebohrung des Gehäuses vorge sehen. Das Gehäuse ist dabei aus einem Werkstoff hergestellt mit einer Fe stigkeit, die geringer ist als die des Lagerrings.

Das erfindungsgemäße spieleinstellbare Wälzlager ist weiterhin auf ein Axial lager übertragbar, bei dem der Lagerring aus einem Werkstoff höherer Festig keit hergestellt ist im Vergleich zum Gehäuse, an dem sich das Axiallager ab stützt. Als plastisch verformbarer Kontaktbereich dient folglich die Abstützflä che des Gehäuses.

Die Erfindung schließt weiterhin ein spieleinstellbares Wälzlager ein, bei dem der plastisch verformbare Kontaktbereich durch den Lagerring des Wälzlagers gebildet wird. Dazu eignet sich beispielsweise eine Lageraufnahmebohrung, die bereichsweise mit einer radial nach innen gerichteten gehärteten Verzah nung versehen ist, die in den Lagerring, beispielsweise in die Außenmantelflä che des Wälzlagerrings eindringt, wobei der Wälzlagerring eine geringere Härte aufweist als die Verzahnung an der Lageraufnahmebohrung. Für ein derartig gestaltetes spieleinstellbares Wälzlager bietet es sich beispielsweise an, eine Werkstoffpaarung von Stahl und Leichtmetall bzw. Stahl mit Guß zu verwenden.

Zur Schaffung eines plastisch verformbaren Kontaktbereichs sieht die Erfin dung weiterhin eine Beschichtung der Außenmantelfläche des Lagerrings vor. Zusätzlich oder alternativ kann dazu die Lageraufnahmebohrung im Gehäuse beschichtet sein.

Eine weitere Alternative der Erfindung sieht einen plastisch verformbaren Kontaktbereich in Form eines Zwischenrings, einer plastischen Zwischenlage oder einer dünnwandigen plastischen Buchse vor, der in die Lageraufnahme bohrung eingesetzt, den Lagerring konzentrisch umschließt. Bei einem derarti gen Zwischenring, der sowohl in die Lagerbohrung als auch auf der Mantelflä che des äußeren Lagerrings befestigt werden kann, erfolgt keine plastische Verformung der Bauteile, die mit dem Zwischenring unmittelbar in Verbindung stehen. Dieser Zwischenring eignet sich insbesondere für ein Kegel-Na dellager, das in die Lageraufnahmebohrung des Gehäuses eingesetzt wird bevor durch Aufbringen einer Radialkraft eine plastische Verformung des Zwi schenrings erfolgt und damit das Lagerspiel einstellbar ist.

Erfindungsgemäß erfolgt die plastische Verformung zur Erzielung einer defi nierten Lageraufnahmebohrung durch einen Aufweitdorn, der bei eingebautem Radiallager axial in das Wälzlager eingeführt wird. Durch den ballig gestalte teten Aufweitdorn, der rotierend und/oder oszillierend axial zugeführt wird, er folgt durch eine plastische Verformung des Kontaktbereichs eine Rückstellung der zuvor eingefederten Zone. Damit verbunden ist eine Hüllkreisaufweitung mit dem eine hohe Maßgenauigkeit des Wälzlagers erreicht werden kann, zur Einhaltung eines definierten Wälzlagerbetriebsspiels. Zur Erzielung einer aus reichenden plastischen Verformung des Kontaktbereichs ist eine Drehbewe gung, d. h. ein Rotationswinkel des Aufweitdorns erforderlich, der ein Bogen maß, das von einem sich zwischen zwei benachbarten Wälzkörpern des Wälzlagers einstellenden Teilungs- oder Spreizwinkel bestimmt ist, übertrifft. Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, daß der plastisch verformbare Kon taktbereich und die Wälzkörperlaufbahn ausreichend über den gesamten Lauf bahnumfang geglättet sind. Damit können alle Wälzkörper zusammen den Ab rollvorgang über den gesamten Laufbahnumfang durchführen.

Für ein Axiallager sieht die Erfindung vor, daß die Verformung des axial ausge richteten Kontaktbereichs mittels einer unmittelbar auf das Axiallager wirken den Einstellkraft erfolgt. Die Einstellkraft kann erfindungsgemäß zur Einhaltung vorgegebener Einbaumaße entsprechend variiert werden.

Alternativ zu einem Aufweitdorn kann der Kontaktbereich erfindungsgemäß mittels eines Rollierwerkzeuges plastisch verformt werden. Als ein geeignetes Rollierwerkzeug kann ein rotierender, exzentrisch mit einer Welle verbundener Wellenstumpf dienen, der axial in das Wälzlager einführbar ist. Damit kann eine radiale Kraft auf die Wälzkörper ausgeübt werden, verbunden mit einer plastischen Verformung des Kontaktbereichs, wobei vorzugsweise die Aufnah mebohrung entsprechend ausgebildet ist.

Sollte eine entsprechende plastische Verformung zwischen der Mantelfläche des Lageraußenrings und der Lageraufnahmebohrung des Gehäuses eine Überschreitung der statischen Sicherheit des Wälzlagers erfordern und damit die Sicherheit des Wälzlagers gefährden, ist gemäß der Erfindung die Lage raufnahmebohrung mit Freisparungen zu versehen. Damit kann unmittelbar Einfluß auf die erforderliche Kraft für die plastische Verformung des Kontaktbe reichs genommen werden. Diese Freisparungen können erfindungsgemäß un terschiedlich geometrisch ausgebildet sein.

Die Freisparungen vereinfachen die plastische Verformung des Kontaktbe reichs zur Erzielung eines definierten Wälzlagerbetriebsspiel. Beispielsweise können die Freisparungen in der Lageraufnahmebohrung umfangsverteilt axial ausgerichtet sein. Ebenso sind gewindeartig verlaufende Freisparungen an wendbar. Die Lageraufnahmebohrung kann weiterhin mit ringnutartigen paral lel zueinander beabstandeten Freisparungen versehen sein. Die Erfindung schließt weiterhin Freisparungen ein, die sich nur über eine Teilbreite des Wälzlagers erstrecken. Damit kann beispielsweise das Wälzlager über eine Stützfläche mit der Lageraufnahmebohrung abgestützt sein, die der Länge der Wälzkörper entspricht, so daß sich ein den Lagersitz verbessernder Einzug zwischen den Borden des Lagerrings einstellt. Die Erfindung schließt weiterhin ein, die Freisparungen nur außerhalb einer Lastzone des Wälzlagers anzuord nen. Damit ist das Wälzlager innerhalb der Lastzone vollflächig an der Lager aufnahmebohrung abgestützt.

Das Prinzip der erfindungsgemäßen Lager-Abstimmung ist weiterhin auch auf die Einstellung des Gesamtlagerspiels übertragbar. Für eine Einbausituation, bei der das Wälzlager auf einer Welle angeordnet und der Lageraußenring in einem das Wälzlager konzentrisch umschließenden, dünnwandigen Gehäuse eingesetzt ist, bietet es sich an, für eine plastische Verformung ein Spannband einzusetzen. Mit dem das dünnwandige Gehäuse umschließenden Spannband kann eine plastische Verformung zwischen dem Lageraußenring und dem Ge häuse erreicht werden und damit eine Rückstellung der Einfederung des Kon taktbereichs mit der eine Radialspiel-Erweiterung möglich ist. Abhängig von der Werkstoffpaarung kann die plastische Verformung des Kontaktbereichs am Lageraußenring oder am dünnwandigen Gehäuse erfolgen.

Für das erfindungsgemäße, spieleinstellbare Wälzlager eignet sich insbeson dere ein auf der Mantelfläche mit Rändelungen versehener Lagerring, wobei die Rändelungen zur Einstellung des Lagerspiels in den plastisch verformbaren Kontaktbereich der Lageraufnahmebohrung des Gehäuses eindringen. Für die Herstellung eines derartigen Lagerrings ist vorzugsweise ein spanloses Tief ziehverfahren vorgesehen. Die auch als Schneidezähne zu bezeichnende Rändelung verlagert sich mit Hilfe des Aufweitdorns in den plastisch verform baren Kontaktbereich zur Bestimmung eines vorgegebenen Hüllkreisdurch messers für die Wälzkörper. Die Verlagerung der Rändelungen in den Kon taktbereich wird begünstigt durch eine oszillierende Bewegung des Aufweit dorns, deren Rotationswinkel so ausgelegt ist, daß dieser ein vom Spreizwinkel benachbarter Wälzkörper definiertes Bogenmaß an der Wälzkörperlaufbahn überschreitet. Diese Maßnahme gewährleistet, daß alle Wälzkörper zusammen den Abrollvorgang über den gesamten Laufbahnumfang durchführen.

Die Erfindung schließt weiterhin ein, den äußeren auch als Nadelhülse zu be zeichnenden Lagerring ohne beidseitig radial nach innen gerichtete, umlaufen de Borde zu versehen. Anstelle dessen verfügt der Lagerring beidseitig über zumindest eine radial nach innen ausgerichtete Nase oder einen Lappen, die bzw. der zur Führung des Käfigs für die Wälzkörper vorgesehen ist. Ohne den versteifenden Seitenbord können für die Nadelhülse zur Erzielung einer Spie leinstellung des Wälzlagers größere Einfederraten erzielt werden.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Längserstreckung der Rändelungen auf der Mantelfläche des Lagerrings gegenüber der Lager ringbreite reduziert ist. Durch diese Maßnahme führt die Spanbildung beim Einbau des Lagerrings nicht zu einer Beeinflussung der Einbaulage des Lager rings.

Anstelle einer die gesamte Mantelfläche des Lagerrings umgebenden Rände lung, kann diese erfindungsgemäß polygonartig oder in einer beliebigen ande ren symmetrischen Verteilung angeordnet sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele in der nachfolgen den Figurenbeschreibung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in einem Halbschnitt ein Nadellager, eingesetzt in einem Kunststoffgehäuse;

Fig. 2 die Vorderansicht der in Fig. 1 abgebildeten Lageranord nung;

Fig. 3 in einer Vorderansicht eine durch ein Tiefziehverfahren hergestellte Lagerhülse, die am Außenmantel Rändelun gen aufweist;

Fig. 3a die Lagerhülse gemäß Fig. 3 in einem Längsschnitt;

Fig. 4 ein Lager im eingebauten Zustand, das in der Vorderan sicht abgebildet ist und dem mit Ausnahme einer Lastzone "L" in der Lageraufnahmebohrung Freisparungen zugeord net sind;

Fig. 5 einen als Massivring gestalteten Lagerring, der auf seiner Mantelfläche segmentartig angeordnete Rändelungen auf weist;

Fig. 6 einen Gehäuseausschnitt mit einer Lageraufnahmeboh rung, die mit axial beabstandeten, radial umlaufenden Schneidezonen versehen ist;

Fig. 7 die Gestaltung eines Aufweitdornes in einer Ansicht;

Fig. 8 einen Aufweitdorn zusammen mit einem Wälzlager und Gehäuse;

Fig. 9 eine Lageranordnung, bei der die plastische Verformung des Kontaktbereichs mittels eines Spannbandes erfolgt;

Fig. 10 die Anordnung eines zwischen dem Lagerring und der La geraufnahme angeordneten plastisch verformbaren Zwi schenrings;

Fig. 11 ein Axiallager, das über einen plastisch verformbaren Kontaktbereich am Gehäuse abgestützt ist;

Fig. 12 ein Kugelhülsenlager, das über einen plastisch verformba ren Kontaktbereich im Gehäuse abgestützt ist;

Fig. 13 die Vorderansicht des Kugelhülsenlagers gemäß Fig. 12;

Fig. 14 eine Kugelrollhülse, die über einen plastisch verformba ren Kontaktbereich verfügt;

Fig. 15 den Aufbau eines Rollierwerkzeuges, mit dem eine plasti sche Verformung des Kontaktbereichs zwischen der Lage rung und dem Gehäuse erzielbar ist;

Fig. 16 die Vorderansicht des Rollierwerkzeuges gemäß Fig. 15.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein als Nadellager ausgebildetes Wälzlager 1, wel ches in einem aus Kunststoff gefertigten Gehäuse 2 eingesetzt ist. Ein Lager ring 3 des Wälzlagers 1 stützt sich über einen plastisch verformbaren Kontakt bereich 4a an einer Lageraufnahmebohrung 5 im Gehäuse 2 ab. Zur Erzielung einer vereinfachten, plastischen Verformung ist der Kontaktbereich 4a mit um fangsverteilt angeordneten, der Breite des Wälzlagers 1 entsprechenden Freisparungen 6 versehen. Damit ist eine plastische Verformung vereinfacht, aufgrund einer reduzierten Abstützfläche, d. h. der erforderliche Kraftaufwand zur radialen Verformung der Stege 6 an der Lageraufnahmebohrung 5 verrin gert sich. Die erfindungsgemäße Aufweitung der Lageraufnahmebohrung 5 ermöglicht unabhängig von den Toleranzen des Wälzlagers 1 und der Lager aufnahmebohrung 5 eine unmittelbare Einflußnahme auf den Hüllkreis "Hk" des Wälzlagers 1, das folglich auch als Abstimmlager zu bezeichnen ist. Der Aufweitbereich, der durch die plastische Verformung des Kontaktbereichs 4a gekennzeichnet ist, ist in Fig. 1 durch "ΔH_K" bezeichnet und kennzeichnet die halbe Durchmesser-Aufweitung des Hüllkreisdurchmessers "Hk".

Das Prinzip der Abstimmlagerung ermöglicht es, auch bei großen Montagese rien die Toleranz des Hüllkreises "Hk" und/oder das Wälzlagerbetriebsspiel sehr eng zu halten, um damit ein optimales Lagerspiel zu gewährleisten. Die damit erzielbare verbesserte Maßhaltigkeit führt auch zu einer erhöhten Lebensdauer des Wälzlagers 1.

Die Fig. 3 zeigt in einer Einzelteilzeichnung den Lagerring 8, der vorzugswei se durch ein spanloses Tiefziehverfahren herstellbar ist. Auf der Mantelfläche ist der Lagerring 8 mit einer Rändelung 9 versehen, die sich über den gesam ten Umfang und Breite des Lagerrings 8 erstreckt. Die Rändelung 9 besitzt ein dreieckförmiges Querschnittsprofil und bildet umlaufend "Schneidezähne", die bei eingebautem Lagerring 8 sich in den plastisch verformbaren Kontaktbereich der Lageraufnahmebohrung 5 einformen.

Aus der Fig. 3a ist die Anordnung der Rändelung 9 erkennbar, die sich nicht über die gesamte Länge des Lagerrings 8 erstreckt. Der rändelungsfreie Be reich 52 gewährleistet eine sichere Einbaulage des Lagerrings 8, der in Pfeil richtung in die Lageraufnahmebohrung 5 eingesetzt wird. Aufgrund des Ver zichts auf den radialen Überstand der Rändelung 9 zur übrigen Mantelfläche des Lagerrings verursacht die Rändelung 9 beim Einbau keine Spanbildung. Die Rädelung 9 nimmt somit keinen störenden Einfluß auf die Mantelfläche des Lagerrings 8.

Die Fig. 4 zeigt das Wälzlager 1a, welches im Bereich einer Lastzone "L" vollflächig in der Lageraufnahmebohrung 5 des Gehäuses 2 abgestützt ist. Außerhalb der Lastzone "L" ist die Lageraufnahmebohrung 5 mit gleichmäßig umfangsverteilt angeordneten Freisparungen 6 versehen. Der als Nadelhülse gestaltete Lagerring 10 ist abweichend zu dem Lagerring 3 gemäß Fig. 2 oh ne einen versteifenden, radial nach innen gerichteten umlaufenden Seitenbord versehen, sondern besitzt anstelle dessen zwei gegenüberliegend angeordnete radial nach innen gerichtete Nasen 11. Die Nasen 11 bilden eine Seitenführung des Wälzlagerkörperkäfigs 12, gemäß Fig. 1, in denen die Wälzkörper 13 beabstandet geführt sind. Die Gestaltung des Lagerrings 10 ohne Seitenbord ermöglicht größere Einfederraten aufgrund der geringeren Steifigkeit des La gerrings 10.

Das Prinzip des erfindungsgemäßen Abstimmlagers ist grundsätzlich auch auf einfedernde massive Lagerringe übertragbar. Die Fig. 5 zeigt den massiv gestalteten Lagerring 14, auf dessen Mantelfläche 16 drei segmentartig aus geführte Rändelungen 15 angeordnet sind. Das Zusammenwirken der Rände lung 15 mit einem plastisch verformbaren Kontaktbereich ist vergleichbar der in Fig. 3 beschriebenen Rändelung 9.

Die Erfindung schließt wie Fig. 6 zeigt, weiterhin ein, daß der für die plasti sche Verformung vorgesehene Kontaktbereich durch die Außenmantelfläche beispielsweise des Lagerrings 3 gebildet wird. Dazu ist das Gehäuse 17 mit radial nach innen vorstehenden umlaufenden, axial zueinander beabstandeten Schneidezonen 18 versehen. In der Einbaulage des Wälzlagers, dringt die Schneidezone 18 in die Mantelfläche des Lagerrings ein. Alternativ dazu kann das Gehäuse 17 ebenfalls mit schraubenlinienförmig verlaufenden Schneide zonen versehen sein. Die Formgebung der als Schneidezonen 18 ausgebilde ten Innenkontur des Lagerrings 3 kann alternativ auch als eine plastisch ver formbare Kontaktzone ausgebildet sein.

Zur Erzielung einer plastischen Verformung des Kontaktbereichs, z. B. des Kontaktbereichs 4a gemäß Fig. 1, ist erfindungsgemäß ein in Fig. 7 abgebil deter Aufweitdorn 19 einsetzbar. Der Aufweitdorn 19 wird z. B. nach dem Ein bau des Wälzlagers 1a (Fig. 1) in das Gehäuse 2 eingeführt. Aufgrund einer radialen Überdeckung zwischen der Lageraufnahmebohrung 5 mit der Mantel fläche des Lagerrings 3 kommt es zu einer radialen Einfederung des Lager rings 3, die der Aufweitdorn 19 egalisiert. Dazu wird der Aufweitdorn 19 mit axialem Vorschub und gleichzeitiger rotierender oder oszillierender Bewe gung mit einer balligen Endzone 20 in das Wälzlager 1a eingeführt. Dabei kommt es zu einer Aufweitung des Hüllkreises, wenn beim Einpressen des Wälzlagers 1a in das Gehäuse 2 eine radiale Einfederung vorlag. Durch eine maßliche Abstimmung der Endzone 20 des Aufweitdorns 19, dessen Durch messer "D" dem erforderlichen Hüllkreisdurchmesser "Hk" nach der Aufweit maßnahme entspricht, ist durch eine gezielte plastische Verformung des Kon taktbereichs 4a ein für die Funktion entsprechendes Lagerspiel einstellbar. Die plastische Verformung des Kontaktbereichs 4a erfolgt aufgrund von Festig keitsunterschieden zwischen den Bauteilen Gehäuse 2 und Lagerring 3, die den Kontaktbereich 4a bilden. Die Festigkeit eines der beiden Berührungspart ner ist dabei so reduziert, daß die vorhandenen statischen Tragzahlen des Wälzlagers 1a während des Einführens vom Aufweitdorn 19 nicht überschritten werden und gleichzeitig ein Laufbahnbereich der Wälzkörper 13 unbeschädigt bleibt.

Zur Abstimmung des Hüllkreisdurchmessers "Hk" sind Aufweitdorne 19 mit un terschiedlichen Abstimmdurchmessern 20 einsetzbar, um so beispielsweise in Stufen den für die Funktion des Wälzlagers 1a erforderlichen Hüllkreisdurch messer zu bestimmen. Falls eine plastische Verformung des Kontaktbe reichs 4a die statische Sicherheit (Co-Wert) des Wälzlagers 1a überschreitet, kann dies durch eine entsprechende Gestaltung der Lageraufnahmebohrung 5 korrigiert werden. Dazu eignet sich insbesondere die Anordnung von Freispa rungen 6 (Fig. 1 und 2). Damit reduziert sich der Kontaktbereich an der Lageraufnahmebohrung 5 und führt zu einer erhöhten Flächenpressung an den verbliebenden Stegen 6, die das plastische Verformen des Kontaktbereichs 4a begünstigt.

In Fig. 8 ist eine Welle 21 abgebildet, auf der das Wälzlager 1b geführt ist. Eine Endzone 22 der Welle 21 bildet einen radial aufgeweiteten Abschnitt, der die Funktion eines Aufweitdorns übernimmt. Diese Wellengestaltung erfordert somit keinen zusätzlichen Aufweitdorn. Die Montagefolge sieht vor, daß zu nächst das Wälzlager 1b in das Gehäuse 23 eingesetzt wird und an einer Schulter 24 anliegt. Anschließend wird die Welle 21 axial in das Gehäuse 23 eingeführt bei gleichzeitiger rotierender oder oszillierender Bewegung. Auf grund der radial aufgeweiteten Endzone 22 der Welle 21 wird mit der Wellen montage das Lagerbetriebsspiel ohne die Verwendung eines zusätzlichen Werkzeugs eingestellt. Bei einer derartigen Wellenmontage kommt es zu einer plastischen Verformung des Kontaktbereichs 4b, indem sich die mit Freispa rungen 25 versehene Lageraufnahmebohrung 5 des Gehäuses 23 radial auf weitet. Alternativ zu der abgebildeten Welle 21 bietet es sich an, dem Wälzla ger 1b einen Innenring mit einer radialen Überdeckung zum Hüllkreis der Wälzkörper 13 zuzuordnen, um damit den eingefederten Bereich des Wälzla gers 1b zu kompensieren.

Die plastische Verformung des Kontaktbereichs kann alternativ zu den bisher beschriebenen Lösungen auch durch eine von außen auf die Lagerung einwir kende Kraft erfolgen. Dazu ist gemäß Fig. 9 das Gehäuse 26 von einem Spannband 27 umzogen. Eine mittels des Spannbandes 27 ausgelöste Ein schnürung führt zu einer radialen Verlagerung des Gehäuses 26 in Richtung des Wälzlagers 1c. Dabei wird der Kontaktbereich 4c zwischen dem Lager ring 28 und dem Gehäuse 26 plastisch verformt, der dazu mit Freisparun gen 29 versehen ist. Zur plastischen Verformung des Kontaktbereichs 4c be steht die Möglichkeit, diesen mittels einer oder mehrerer Stützrollen durchzu führen, die auf der Mantelfläche des Gehäuses 26 abrollen und eine Auffede rung bzw. eine Aufspreizung des Gehäuses 26 beim Einbau des Lagers 1c zurückführen.

Alternativ zu einem zwischen der Mantelfläche des Wälzlagers 1c und dem Gehäuse 26 vorgesehenen Kontaktbereich 4c kann nach Fig. 9 auch zwi schen der Welle 30 und dem Wälzlagerinnenring 31 ein plastisch verformbarer Kontaktbereich 4d, vorzugsweise in Form einer Beschichtung, angeordnet sein. Als geeignetes Werkzeug mit dem der Kontaktbereich 4d verformt werden kann, bietet sich ein Rollierwerkzeug an, das eine radial nach außen gerichtete Kraft ausübt. Alternativ kann zur plastischen Verformung auch eine von der rotierenden Welle 30 ausgehende Radialkraft genutzt werden.

In Fig. 10 ist der plastisch verformbare Kontaktbereich 4e als ein Zwischen ring gestaltet, der zwischen dem Lagerring 33 des Wälzlagers 1d und dem Gehäuse 51 angeordnet ist. Durch diese Anordnung des Kontaktbereichs 4e bleibt dementsprechend das Gehäuse 51 sowie der rückfedernde Lagerring 33 ohne eine plastische Verformung erhalten. Alternativ zu einem als Zwischen ring gestalteten Kontaktbereich 4e bietet es sich an, diesen in Form einer Be schichtung der Mantelfläche des Lagerrings 33 oder der Lageraufnahmeboh rung des Gehäuses 31 auszuführen. Zur Abstimmung des spieleinstellbaren Wälzlagers wird die Abstimmkraft in Verbindung einer axial zugeführten, rotie renden oder oszillierenden konisch bzw. ballig gestalteten Welle 32 durchge führt.

Die Fig. 11 zeigt ein als Axiallager ausgebildetes Wälzlager 1e, das mit einem Lagerring 36 an dem Gehäuse 35 abgestützt ist. Zum Ausgleich von Ferti gungstoleranzen und zur Einhaltung einer vorbestimmbaren Einbaulage stützt sich der Lagerring 36 an einem plastisch verformbaren Kontaktbereich 4f des Gehäuses 35 ab. Zur Erreichung einer plastischen Verformung ist eine rotie rend und/oder oszillierende Druckscheibe 34 vorgesehen, über die eine Ab stimmkraft in Pfeilrichtung auf das Wälzlager 1 je aufgebracht werden kann. Für ein derartiges abstimmbares Axiallager ist das Axiallagerspiel ohne Paß scheiben oder Auswahl verschiedener Wälzkörpersortierungen bestimmbar.

In den Fig. 12 und 13 ist ein als Kugelhülsenlager ausgebildetes Wälzla ger 1f in zwei Ansichten dargestellt. Neben dem rotativen Bereich kann, wie in den Fig. 12 und 13 dargestellt, auch für Linearlagerungen das erfindungs gemäße Abstimmprinzip angewandt werden. Der zur radialen Aufweitung vor gesehene Aufweitdorn 37 besitzt dabei eine zylindrische Mantelfläche und eine radiale Überdeckung zum Hüllkreis der Wälzkörper 38 des Wälzlagers 1f. Zum einfachen Einführen des Aufweitdorns 37 ist dieser stirnseitig mit einem koni schen Ansatz versehen. Die Mantelfläche des Lagerrings 39 ist umfangsverteilt mit mehreren Rändelungen 40 versehen, die in der Einbaulage in den plastisch verformbaren Kontaktbereich 4g des Gehäuses 41 eindringen.

Die Fig. 14 zeigt das Wälzlager 1f, das eine Kugelrollhülse darstellt und damit ebenfalls ein spieleinstellbares Linearlager. Eine plastische Verformung des Kontaktbereichs 4h erfolgt, indem der zylindrische Aufweitdorn 42 durch Rota tion und einer damit verbundenen Axialverschiebung aufgrund einer schrau benlinienförmigen Führung der Wälzkörper 43 sich in das Gehäuse 41 verla gert. Dabei kommt es zu einer radialen Aufweitung des Lagerrings 44, in dem der Kontaktbereich 4h des Gehäuses 41 sich plastisch verformt. Zur Erzielung einer ausreichenden Aufweitung über die gesamte Längserstreckung des Wälzlagers 1g ist es erforderlich, daß sich die als Aufweitdorn 42 bezeichnete Spindel zumindest über den 2-fachen Wert einer durch den Buchstaben "h" gekennzeichneten Wegstrecke verlagert.

Die Fig. 15 und 16 zeigen ein Rollierwerkzeug 45, mit dem der Kontakbe reich 4i plastisch verformbar und damit das Spiel des Wälzlagers 1h einstellbar ist. Das Rollierwerkzeug 45 umfaßt eine zweifach gelagerte und mittels eines Zahnrades 46 angetriebene Welle 47, die endseitig mit einem exzentrisch an geordneten Wellenstumpf 48 versehen ist. Zur Abstimmung des Lagerspiels wird das Wälzlager 1h gemeinsam mit dem Gehäuse 49 axial auf den Wellen stumpf 48 geschoben. Die sich bei einer Rotation des Wellenstumpfs 48 erge bende Umlaufbahn bestimmt den Hüllkreisdurchmesser der Wälzkörper 50. Der beim Einbau des Wälzlagers 1h in das Gehäuse 49 durch Einfedern sich verengende Hüllkreis wird mittels des Wellenstumpfes 48 durch eine plastische Verformung des Kontaktbereichs 4i dauerhaft aufgeweitet.

Bezugszahlen

1

a Wälzlager

1

b Wälzlager

1

c Wälzlager

1

d Wälzlager

1

e Wälzlager

1

f Wälzlager

1

g Wälzlager

1

h Wälzlager

2

Gehäuse

3

Lagerring

4

a Kontaktbereich

4

b Kontaktbereich

4

c Kontaktbereich

4

d Kontaktbereich

4

e Kontaktbereich

4

f Kontaktbereich

4

g Kontaktbereich

4

h Kontaktbereich

4

i Kontaktbereich

5

Lageraufnahmebohrung

6

Freisparung

7

Steg

8

Lagerring

9

Rändelung

10

Lagerring

11

Nase

12

Wälzkörperkäfig

13

Wälzkörper

14

Lagerring

15

Rändelung

16

Mantelfläche

17

Gehäuse

18

Schneidezone

19

Aufweitdorn

20

Abstimmdurchmesser

21

Welle

22

Endzone

23

Gehäuse

24

Schulter

25

Freisparung

26

Gehäuse

27

Spannband

28

Lagerring

29

Freisparung

30

Welle

31

Wälzlagerinnenring

32

Welle

33

Lagerring

34

Druckscheibe

35

Gehäuse

36

Lagerring

37

Aufweitdorn

38

Wälzkörper

39

Lagerring

40

Rändelung

41

Gehäuse

42

Aufweitdorn

43

Wälzkörper

44

Lagerring

45

Rollierwerkzeug

46

Zahnrad

47

Welle

48

Wellenstumpf

49

Gehäuse

50

Wälzkörper

51

Gehäuse

52

Mantelfläche

Claims

1. Spieleinstellbares Wälzlager (1a bis 1h), umfassend zumindest einen Lagerring (3, 8, 10, 14, 28, 33, 36, 39, 44), an dem einseitig Wälzkörper (13, 38, 43, 50) geführt sind und der gegenseitig an einem Gehäuse (2, 17, 23, 26, 35, 41, 49, 51) abgestützt ist und ein Kontaktbereich (4a bis 4i) zwischen dem Lagerring (3, 8, 10, 14, 28, 33, 36, 39, 44) und dem Gehäuse (2, 17, 23, 26, 31, 35, 41, 49, 51), zur Erzielung eines engtole rierten Einbaumaßes, durch Aufbringen einer die statische Tragzahl des Wälzlagers (1a bis 1h) nicht übersteigende Einstellkraft plastisch ver formbar ist.

2. Wälzlager, ausgebildet als ein Radialwälzlager (1a) nach Anspruch 1, dessen Lagerring (3) in einer Lageraufnahmebohrung (5) des Gehäuses (2) eingesetzt ist, wobei eine Bohrungswandung als Kontaktbereich (4a) gestaltet ist, die plastisch leichter verformbar ist als der Lagerring (3) (Fig. 1).

3. Wälzlager (1e), ausgebildet als ein Axiallager nach Anspruch 1, bei dem der Lagerring (36) an dem plastisch verformbaren Kontaktbereich (4f) des Gehäuses (35) abgestützt ist (Fig. 11).

4. Wälzlager nach Anspruch 1, bei dem eine Außenmantelfläche des La gerrings als ein plastisch verformbarer Kontaktbereich ausgebildet ist, der in ein Gehäuse (17) eingesetzt ist, dessen Aufnahme eine in die Mantelfläche des Lagerrings eindringende Schneidezone (18) aufweist (Fig. 6).

5. Wälzlager nach Anspruch 1, bei dem als plastisch verformbarer Kon taktbereich (4d) eine Beschichtung eine Zwischenlage oder eine dünn wandige Buchse vorgesehen ist, wobei diese auf einem Lagersitz der Welle (30) oder an einer Innenseite des Lagerrings (31) von dem Wälz lager (1c) aufgebracht ist (Fig. 9).

6. Wälzlager nach Anspruch 1, wobei als plastisch verformbarer Kontakt bereich (4e) ein Zwischenring vorgesehen ist, der in einem Ringspalt zwischen dem Gehäuse (51) und dem äußeren Lagerring (33) angeord net ist (Fig. 10).

7. Wälzlager nach Anspruch 2, bei dem die plastische Verformung des Kontaktbereichs (4a) zur Erzielung eines definierten Durchmessers der Lageraufnahmebohrung (5) mittels eines ballig gestalteten Aufweitdorns (19) erfolgt, der rotierend und/oder oszillierend axial in die Aufnahme bohrung des Wälzlagers (1a) einführbar ist.

8. Wälzlager nach Anspruch 7, wobei der zur Erzielung einer wirkungsvol len plastischen Verformung des Kontaktbereichs (4a) eingesetzte Auf weitdorn (19) eine Drehbewegung ausübt, deren Rotationswinkel ein Bogenmaß überdeckt, das von einem Teilungs- oder Spreizwinkel (α) bestimmt ist, der sich zwischen zwei benachbarten Wälzkörpern (13) des Wälzlagers (1a) an der äußeren Wälzkörperlaufbahn einstellt (Fig. 2).

9. Wälzlager nach Anspruch 1, bei dem zur Erzielung einer plastischen Verformung des Kontaktbereichs (4i) ein Rollierwerkzeug (45) vorgese hen ist, dessen rotierender oder oszillierender, exzentrisch angeordne ter Wellenstumpf (48) unmittelbar auf die Wälzkörper des Wälzlagers (1h) eine radial ausgerichtete Kraft ausübt (Fig. 15).

10. Wälzlager nach Anspruch 3, wobei zur Abstimmung des Lagerspiels des als Axiallager gestalteten Wälzlagers (1e) eine Druckschreibe (34) vor gesehen ist, über die eine Axialkraft unmittelbar auf die Wälzkörper des Wälzlagers (1e), zur Erzielung einer plastischen Verformung des Kon taktbereichs (4f) ausgeübt werden kann (Fig. 11).

11. Wälzlager nach Anspruch 2, bei dem die Lageraufnahmebohrung (5) des Gehäuses (2, 23) zur Vereinfachung einer plastischen Verformung des Kontaktbereichs (4a, 4b) mit geometrisch unterschiedlich gestalte ten Freisparungen (6, 25) versehen ist.

12. Wälzlager nach Anspruch 11, wobei die Lageraufnahmebohrung (5) des Gehäuses (2, 23) mit umfangsverteilt angeordneten, axial ausgerichte ten Freisparungen (6) versehen ist.

13. Wälzlager nach Anspruch 11, dessen gewindeartig verlaufende Freispa rungen in die Lageraufnahmebohrung (5) des zweiteilig gestalteten Ge häuses (2) eingebracht sind.

14. Wälzlager nach Anspruch 11, bei dem sich die Freisparungen (6, 25) über die gesamte Breite oder über eine Teilbreite des Wälzlagers (1a, 1b) erstrecken.

15. Wälzlager nach Anspruch 2, bei dem die Freisparungen (6) in dem Ge häuse (2) eine Lastzone "L" des Wälzlagers (1a) ausschließen (Fig. 4).

16. Wälzlager nach Anspruch 4, wobei die Schneidezone (18) des Gehäu ses (17) an die sich der Lagerring abstützt, ringnutartig verlaufende, parallel zueinander beabstandete Vorsprünge aufweist.

17. Wälzlager nach Anspruch 2, wobei zur Abstimmung des Wälzlagerbe triebsspiels ein das Gehäuse (26) konzentrisch umschließendes Spann band (27) eingesetzt ist, mit dem eine plastische Verformung des Kon taktbereichs (4c) zwischen dem Lagerring (28) und dem Gehäuse (26) erreichbar ist (Fig. 9).

18. Wälzlager nach Anspruch 2, wobei die plastische Verformung des in nenseitig am Wälzlagerinnenring (31) des Wälzlagers (1c) angeordne ten Kontaktbereichs (4d) durch das Rollierwerkzeug erfolgt oder durch eine Radialkraft der rotierenden Welle (30) (Fig. 9).

19. Wälzlager nach Anspruch 2, bei dem der als eine Tiefziehhülse gestal tete Lagerring (8) an der Mantelfläche achsparallel verlaufende Rände lungen (9) aufweist (Fig. 3).

20. Wälzlager nach Anspruch 2, wobei der als Nadelhülse ausgebildete Lagerring (10) mit zumindest einer radial nach innen gerichteten Na se (11) versehen ist, an der ein Wälzkörperkäfig (12) des Wälzla gers (13) geführt ist (Fig. 4).

21. Wälzlager nach Anspruch 2, wobei auf der Mantelfläche des Lagerrings (8) Rädelungen (9) angeordnet sind, die koaxial zu einer Längsachse des Lagerrings (8) verlaufen und sich auf einen Teilbereich der Längs erstreckung begrenzen (Fig. 3a).

22. Wälzlager nach Anspruch 2, wobei der Lagerring (14) auf seiner Man telfläche (16) bereichsweise, insbesondere polygonartig angeordnete Rändelungen (15) aufweist (Fig. 5).