DE2905683C2

DE2905683C2 - Verfahren zur Herstellung einer Lagerbaugruppe

Info

Publication number: DE2905683C2
Application number: DE2905683A
Authority: DE
Inventors: Mitugu Okazaki Aichi Izuta; Sigeki Toyota Aichi Okaguchi; Yasuyoshi Toyota Aichi Yasui
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1978-02-15
Filing date: 1979-02-14
Publication date: 1983-09-08
Also published as: JPS5631448B2; US4213660A; DE2905683A1; JPS54109547A; FR2417673B1; FR2417673A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Lagerbsugruf ie aus einem aus weichem Metall bestehenden Lagergehäuse und einer darin aufgenommenen, aus härterem Metall bestehenden Lagerhülse, deren Innenoberfläche in Passungskontakt mit dem Außenring eines einzusetzenden Wälzlagers bringbar ist, gemäß dem Oberbegriff des ·*ο Patentanspruchs 1.

Bei der Herstellung oben erwähnter Lagerbaugruppen sind folgende Gesichtpunkte besonders zu beachten: Wenn ein Wälzlager aus einem Stahlwerkstoff direkt in ein Lagergehäuse, beispielsweise aus einer Ί5 Aluminiumlegierung, eingebaut wird und anschließend diese Lagerbaugruppe hoher Umgebungstemperatur ausgesetzt wird, kommt es aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der beiden aneinander angrenzenden Werkstoffe zu einem unerwünschten Spalt zwischen dem Lagergehäuse und dem Wälzlager. Dieser Spalt führt im Endeffekt zu einer Relativverdrehung des äußeren Laufrings des Wälzlagers zum Lagergehäuse, wodurch sich Beschädigungen und ein erheblicher Verschleiß des Lagergehäuses einstellen.

Die AT-PS 178 768 zeigt ein Verfahren zur Herstellung einer Lagerbaugruppe oben beschriebener Art, durch das die beim direkten Einpressen des Lagerrings in das Lagergehäuse auftretenden Nachteile beseitigt werden können. Nach dieser bekannten Lehre wird ein Stahlring, der nach beendeter Fertigung mit dem Wälzlager-Außenring in Passungskontakt gebracht werden soll, direkt in ein aus Leichtmetall bestehendes Lagergehäuse eingegossen. Da beim Umgießen der Lagerhülse nur eine relativ grobe Positionierung der Lagerhülsenachse relativ zum Lagerkörper möglich ist, muß die Lagerhülse nach Beendigung des Eingießvorgangs im Lagerkopf auf ihr genaues Passungmaß nachbearbeitet werden. Erst dann kann der Außenring des Wälzlagers von diesem Stahlring zuverlässig und funktionssicher aufgenommen werden. Die auf diese Weise hergestellte Lagerbaugruppe hat den Vorteil, daß der Sitz des Lagers im Lagergehäuse auch bei wiederholten hohen thermischen Beanspruchungen und bei wiederholtem Auswechseln des Lagers zuverlässig sicher bleibt. Diesen Vorteilen steht allerdings der Nachteil des fertigungstechnischen Mehraufwands gegenüber, der sich dadurch ergibt, daß die eingegossene Lagerhülse auf Präzisionsmaß nachbearbeitet werden muß.

Um das Verfahren zur Herstellung der Lagerbaugruppe unter Beibehaltung der zuverlässigen Verankerung der Lagerhülse im Lagergehäuse wirtschaftlicher zu gestalten, wurde bereits vorgeschlagen, in das Lagergehäuse eine aus härterem Metall bestehende Hülse einzupressen bzw. einzuschrumpren, deren Innendurchmesser bereits vor dem Einsetzen den der Passung mit dem Wälzlagerring entsprechenden Innendurchmesser besitzt. Bei diesem Verfahren ist es allerdings notwendig, daß bei der Dimensionierung und bei der Herstellung der Preß- oder Schrumpfpassung zwischen Lagerhülse und Lagergehäuse eine Vielzahl von Einflußgrößen berücksichtigt werden, zu denen beispielsweise die Betriebstemperatur, die Festigkeit des Lagergehäuses, die Drehzahl der Achse bzw. die Lagerbeanspruchung gehören, damit eine ausreichende Genauigkeit der Lagerbaugruppe sichergestellt und zuverlässig verhindert werden kann, daß die Lagerhülse beim Austauschen des Wälzlagers verschoben wird. Dies führt dazu, daß die Abmessungen der Lagerhülse genauestens an den Innendurchmesser der Lagerbohrung des Lagergehäuses angepaßt werden müssen, so dcß die Herstellungskosten bedingt durch die erforderliche Präzision der Oberflächenbearbeitung nicht wirksam gesenkt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das sich durch den einstufigen Verfa}irenssdi.itt des Einpressens einer vorgefertigten Lagerhülse als wirtschaftlich erwiesene Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs I derart weiterzubilden, daß zuverlässig dafür gesorgt wird, daß die Lagerhülse auch bei wiederholten hohen thermischen Beanspruchungen und bei mehrmaligem Auswechseln des Wälzlagers zuverlässig im Lagergehäuse verankert und positioniert bleibt.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß werden die physikalischen Eigenschaften der unterschiedlichen Werkstoffe der Lagerhülse und des Lagergehäuses wirksam dahingehend ausgenützt, daß die Lagerhülse gleichzeitig als Führungs-, Räum- und Preßwerkzeug in Folge arbeitet. Der innen liegende zylindrische Außenoberflächenabschnitt der Lagerhülse dient beim Eindrücken der Lagerhülse zunächst als Führungs- bzw. Zentrierteil, so daß die Lagerachse in dem Moment, in dem die Rändelung mit dem Lagergehäuse in Kontakt gelangt, bereits zuverläs* sig positioniert ist. Beim weiteren Verschieben der Lagerhülse tritt die Rändelung in Funktion, die in die Innenoberfläche der Lagerbohrung eine Art Verzahnung räumt, wodurch sichergestellt wird, daß eine gegebenenfalls vorhandene Achsenversetzung von Lagerhülse und Lagerhülsenbohrung nochmals reduziert wird. Zusätzlich erhält die Lagerhülse durch den

Räumvorgang eine sehr zuverlässige Verdrehsicherung. In der Endphase des Eindrückvorgangs verdrängt der außen liegende zylindrische Oberflächenabschnitt der Lagerhülse wiederum das Material des Lagergehäuses so, daß auch im außen liegenden Bereich eine allseitige wirksame Abstützung der Lagerhülse geschaffen\vird-Selbst wenn das dann in die Lagerhülse eingesetzte Wälzlager bei hohen Drehzahlen ausgesetzt wird, wird die Lagerhülse vollkommen zuverlässig im Lagergehäuse verankert gehalten, ohne daß es zu unerwünschter Relativdrehung zwischen Lagerhülse und Lagergehäuse kommen kann. Auch wenn das eingesetzte Wälzlager ausgewechselt wird, kann sich die Lagerhülse beim Herausziehen des Wälzlagers nicht aus dem Gehäuse herausbewegen, weil durch die vollkommene Einbettung der LagerhOlse der Obergang zwischen dem Rändelungsabschnitt und dem außen liegenden zylindrischen Abschnitt zu einer formschlüssigen Verzahnung auch in Axialrichtung führt

Das Herstellungsverfahren kann zusätzlich verbessert werden, wenn die Lagerhülse am inneren Ende ihres Außenumfangs mit einer ringförmigen KegelRäche versehen wird, durch die dann das Einführen in die Lagergehäusebohrung vereinfacht werden kann.

Nachstehend wird anhand schematischer Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellte Lagerbaugruppe für eine Antriebsritzelwelle eines Hinter-adgetriebes einer Getriebeeinheil;

F i g. 2 eine vergrößerte, ausschnittsweise Schnittdarstellung, die einen gerändelten Abschnitt der Lagerhülse gemäß F ι g. 1 wiedergibt;

Fig.3 eine Darstellung des Schnitts IH-III in Fig.2;

Fig.4 eine Darstellung des Schnitts IV-IV in Fig.3 und

F i g. 5 eine Darstellung des Schnitts V-V in F i g. 3.

Im folgenden wird ausführlicher auf die Zeichnungen eingegangen, die eine bevorzugte Ausführungsform der nach dem obeii beschriebenen Verfahren hergestellten Lagerbaugruppe zeigen. Die dargestellte Lagerbaugruppe dient zur Lagerung einer Achswelle 10 eines Hinterradgetriebes einer Getriebeeinheit. Die Achswelle 10 trägt ein Antriebsritzel des Hinterradantriebs. In der Lagerbaugruppe ist die Achswelle 10 drehbar mit Hilfe von zwei Wälzlagern 11 und 12 gelagert, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel als Kegelrollenlager ausgebildet sind und die ihrerseits mit Hilfe von ^wei Lagerhülsen 13 und 14 von einem sogenannten Transaxle-Gehäuse 15 getragen werden. Die Wälzlager 11 und 12 bestehen aus Stahlwerkstoffen, die Lagerhülsen 13 und 14 bestehen aus Eisen, und Transaxle-Gehäuse 15 besteht aus einer Aluminiumlegierung.

Die Lagerhülse 13 unterscheidet sich von der Hülse 14 lediglich hinsichtlich ihres Außendurchmessers und hat im übrigen im wesentlichen gleiche Ausbildung wie die Hülse 14. Wie Fig. 2 deutlicher zeigt, ist die Lagerhülse 13 an ihrem in F i g. 2 rechten d. h. in Einpreßrichtung vorderen Ende mit einem Ringflansch 13a und an ihrem Außenumfang mit einer Rändelung 136 mit axial ausgerichteten Graten versehen. Die Rändelung 136 verläuft über den Umfang dev Lagerhülse 13, hat eine bestimmte axiale Länge und ist mittels einer Gewinderollmaschine in der Weise hergestellt, daß der Spitzen- bzw. Kopfdurchmesser der Rändelung größer als der Außendurchmesser der Lagerhülse 13 ist und daß der Kern- bzw. Fußdurchmesser der Rändelung kleiner als der Außendurchmesser

ίο der Hülse 13 ist. Die Lagerhülse 13 weist an ihrem in Fig.2 rechten Ende d.h. an der in Einpreßrichtung vorderen Außenkante außen eine ringförmige Kegelfläche bzw. eine konische Anfasung 13cauf. Die Rändelung 136 befindet sich ungefähr in der axialen Mitte der

is Lagerhülse 13.

Beim Einbau der Lagerhülse 13 in eine axiale Laberbohrung 15a des Transaxle-Gehäuses 15 wird die Lagerhülse 13 in die Lagerbohrung 15a mit ihrem Ringflansch 13 voran eingepreßt. Dabei wird die Hülse 13 zunächst durch Eingriff ihrer Kegelfäche 13cmit dem Rand der Lagerbohrung 15a geführt Dann tritt der rechte zylindrische Abschnitt der Lafe,e^rhülse 13 in Eingriff mit der Lagerbohrung 15a, wobei geringes Spiel besteht. Aufgrund der Führung durch diesen zylindrisehen Abschnitt fällt die Achse der Lagerhülse 13 mit der Achse der Lagerbohrung 15a zusammen. Wenn dann die Rändelung der Lagerhülse 13 unter kontinuierlicher Druckausübung in die Lagerbohrung 15a eingeführt wird, werden die Spitzen bzw. Grate der

JO Rändelung 136 in die Innenwand der Lag^rbohrung 15a gepreßt, wobei das Material der Innenwand der Lagerbohrung 15a in die Zahnzwischenräume der Rändelung 136 gequetscht bzw. gepreßt wird, so daß die Innenwand die Kontur der Rändelung annimmt. Nach dem Einführen der Rändelung 136 werden die herausgequetschten Bereiche der Innenwand vom linken zylindrischen Abschnitt der Hülse 13 zurückgedrückt, so daß die Innenwand im Bereich des linken zylindrischen Abschnitts wieder ihre ursprüngliche Form erhält und der gerändelte Abschnitt bzw. die Rändelung 136 in die Innenwand der Lagerbohrung 15a allseit eingebettet ist. In die Lagerhülse 13 wird das Wälzlager 11 fest eingepaßt, in dem die Achswelle 10 gelagert ist.

Bei einer derart hergestellten Lagerbaugruppe ist die Lagerhülse 13 in ihrer Lage zuverlässig gesichert und gehalten, ohne daß es zu unerwünschter Relativdrehung bezüglich des Transaxle-Gehäuses 15 kommen kann, selbst wenn die Getriebeeinheit bei hoher Drehzahl und

i» bei hoher Umgebungstemperatur arbeitet und wenn die Bohrung der Hülse 13 mittels einer Bohrmaschine fertigbearbeitet wird. Wenn das Wälzlager 11 durch ein neues Wälzlager ersetzt wird, bleibt die Lagerhülse 13 aufgrund der eingebetteten Rändelung 136 in ihrer Lage, so daß die Genauigkeit der Lagerbaugruppe erhalten bleibt. In Ab vandlung der oben beschriebenen Ausführungsform der Lagerhülse kann dio Rändelung 136 durch eine Ve^rzahnung ersetzt sein, die ebenfalls mittels einer Gewinderollmaschine hergestellt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Lagerbaugruppe, bei dem in ein aus weichem Metall, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung, bestehendes Lagergehäuse eine aus härterem Metall, insbesondere Eisen, bestehende Lagerhülse in ganzer Länge eingepreßt wird, in die ein Außenring eines Wälzlagers eingepaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerhülse (13), die im axial mittleren Außenoberflächenbereicn auf ihrem Umfang mit einer Rändelung (13£i>Joder Verzahnung mit axial ausgerichteten Graten oder Scheiteln versehen ist, deren Außendurchmesser größer und deren i" Innendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser der Lagerhülse ist, unter Zentrierung ihres in Einpreßrichtung vor der Rändelung liegenden zylindrischen Außenoberflächenabschnitts in das Lagergehäuse (15) eingepreßt wird.

£ Lageraülse zur Verwendung bei einem Verfahren nach Anspruch !,gekennzeichnet durch einen an ihrem in Einpreßrichtung vorderen Ende befindlichen Ringflansch (13ajt

3. Lagerhülse zur Verwendung bei einem Verfahren nach Anspruch 1 oder Lagerhülse nach Anspruch 2, gekennzeichne¹ durch eine konische Anfasung (13ς? ihrer in Einpreßrichtung vorderen Außenkante.

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