DE2905683C2 - Verfahren zur Herstellung einer Lagerbaugruppe - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer LagerbaugruppeInfo
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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,erhülse 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 Verzahnung ersetzt sein, die ebenfalls
mittels einer Gewinderollmaschine hergestellt werden kann.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
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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