DE3536697A1 - Tragkoerper eines waelzlagers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tragkörper eines Wälzlagers nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Ein derartiger Tragkörper ist durch die DE-PS 31 41 073 bekannt. Bei dem Gegenstand handelt es sich um eine Wälz­ lagereinheit für Fahrzeugräder, die zwischen zwei Lauf­ ringen zwei Wälzkörperreihen aufweist. Sowohl der Außen­ ring als auch der Innenring weisen Flansche oder dgl. auf, über die die Wälzlagereinheit befestigt ist bzw. ein Rad trägt. Der Flansch des Außenringes, der einstückig mit dessen hülsenförmigen Laufringabschnitt verbunden ist, weist am Umfang verteilte, axial verlaufende Gewindeboh­ rungen zur Befestigung auf. Bei den oft starken impuls­ artigen Belastungen, die die Räder des Fahrzeuges im Betrieb auf das Wälzlager übertragen, treten neben den rein radialen Kraftkomponenten auch starke Kippbela­ stungen auf, wobei eine bis wenige Schrauben die gesamte Last als axiale Zugkraft auf relativ kleine Umfangsab­ schnitte des Flansches übertragen. Der Flansch ist so­ mit besonders im Bereich der Gewindebohrungen starken Biegebeanspruchungen gegenüber dem Laufbahnabschnitt ausgesetzt, die mit der Drehung des betreffenden Rades ständig wechseln. Dabei ist das Material insbesondere des Übergangsbereiches zwischen Flansch und hülsenför­ migem Abschnitt extremen Kerbspannungen ausgesetzt, die relativ frühzeitig zu Rissen in diesem Bereich und da­ mit zum Ausfall der Wälzlagereinheit führen können. Um der Kerbwirkung entgegenzutreten, bildet der Übergangs­ bereich, genauer der ringförmige Eckbereich zwischen Flansch und hülsenförmigem Abschnitt, keine scharfe spitzförmige Ecke, sondern ist mit einem kleinen Radius verrundet, der sich gewöhnlich automatisch bei der Be­ arbeitung ergibt. Beim Gegenstand nach Fig. 1 der zi­ tierten Druckschrift sind sowohl der Flansch als auch der Laufbahnabschnitt geringfügig kegelig ansteigend dargestellt. Die beiden Kegelflächen treffen jedoch auch hier in einer mehr oder weniger spitzen Ecke auf­ einander und führen somit zu den obengenannten Nachtei­ len.

Die gleichen Probleme treten im Bereich der Gewinde­ bohrungen auf. Um ein Einarbeiten der Gewinde zu er­ möglichen, sind in axialer Fortsetzung des Flansches in die Laufbahnabschnitte Ausnehmungen eingearbeitet, die Teile einer an sich hülsenförmigen Bohrung mit ebe­ nem Boden sind. Die ebene Bodenfläche geht auch hier über einen spitzen Bereich in die teilzylindrische Innenfläche der Ausnehmung über. Dadurch besteht auch im Bereich jeder Gewindebohrung Kerbrißgefahr und folg­ lich Gefahr des Ausfalls der Wälzlagereinheit.

Die obengenannten Nachteile treten auch bei allen Wälz­ lagern bzw. Wälzlagereinheiten auf, wenn beispielsweise die Außen- oder Innenringe separate Maschinenteile sind und von entsprechenden Tragkörpern aus hülsenförmigen und flanschförmigen Abschnitten aufgenommen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Tragkörper eines Wälzlagers der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß dieser bei sonst leichter und materialsparender Bau­ weise auch hohen Belastungen standhält.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß mindestens zwischen einer der Seitenflächen des Flansches und einer der Um­ fangsflächen des hülsenförmigen Abschnittes ein im Längs­ schnitt hohlkehlenförmig gekrümmt bis geradlinig geneigt verlaufender, im wesentlichen ringförmiger Übergangsbe­ reich vorgesehen ist, und daß dieser in axialer Fortset­ zung jeder Befestigungsbohrung eine im Durchmesser gegen­ über dieser größere, im wesentlichen teilzylindrische Ausnehmung mit einer vom Rand der Befestigungsbohrung in die Innenfläche der Ausnehmung übergehenden, im we­ sentlichen hohlkugelförmig gekrümmten Bodenfläche auf­ weist.

Dadurch weisen alle hochbelasteten und gefährdeten Be­ reiche des Trägkörpers einen stetigen Materialübergang auf. Die Belastung wird somit unter stark eingeschränk­ ter Biegeverformung von den Belastungszentren im Bereich der Befestigungsbohrungen teilweise unter Umgehung des eigentlichen Flansches direkt über die Übergangsbereiche in den hülsenförmigen Abschnitt eingeleitet. Die erfin­ dungsgemäße Ausführung bewirkt weiterhin, daß infolge der ecklosen Übergangsbereiche eine stetige und nicht sprunghafte Änderung des Spannungsverlaufes im Material erfolgt und eine Ausbildung von örtlichen Spannungskon­ zentrationen im Flanschbereich unterbleibt. Insbesondere bei impulsartiger Belastung wird dadurch eine unzulässi­ ge Überdehnung einzelner Materialzonen vermieden. Der Übergangsbereich zwischen Flansch und hülsenförmigem Abschnitt kann je nach erforderlicher Festigkeit hohl­ kehlenförmig oder bei extremer Belastung geradlinig geneigt verlaufen. Im letzteren Fall soll jedoch ein stetiger Übergang in den hülsenförmigen Abschnitt des Tragkörpers geschaffen werden, etwa durch einen mit großem Radius gekrümmten Auslauf. Selbstverständlich ist es auch möglich, den hohlkehlenförmigen Verlauf aus mehreren verschiedenen Radien zusammenzusetzen oder einen noch komplexeren Verlauf höherer Ordnung vorzu­ sehen. Der erfindungsgemäße Tragkörper kann sowohl mit eingearbeiteten Laufbahnen für Wälzkörper als auch mit separaten Laufringen versehen werden. Weiterhin ist er für innen, d.h. für Innenringlaufbahnen als auch für außen zur Aufnahme von Außenringlaufbahnen geeignet. Dabei kann der Flansch wahlweise radial nach innen oder außen gerichtet auch an beliebiger Stelle zwischen den Enden der Laufringe angeordnet sein und auch beider­ seits einen Übergangsbereich aufweisen. Für alle Aus­ führungen treffen die genannten Vorteile zu.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein vom Rand des Flansches ausgehender und mit progressiv stei­ gendem Radius in die Umfangsfläche übergehender Über­ gangsbereich vorgesehen. Dadurch wird ein besonders weicher Übergang in der gesamten Höhe des Flansches geschaffen, der für hohe Belastungen geeignet ist.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel weisen die Innen­ fläche der teilzylindrischen Ausnehmung und die Umfangs­ fläche des hülsenförmigen Abschnittes eine gemeinsame, axial verlaufende Mantelfläche auf. Dabei sind die Aus­ nehmungen in ihrer radialen Lage und in ihrem Durchmes­ ser so ausgeführt, daß sie einerseits die größtmögliche Nähe zum hülsenförmigen Abschnitt einnehmen und anderer­ seits dessen Wandstärke nicht schwächen. Dabei wird bei Kippbelastungen hinsichtlich der radialen Lage der Be­ festigungsbohrungen ein relativ kleiner Hebelarm bei gleichzeitig optimierter Materialverteilung für größt­ mögliche Steifigkeit geschaffen.

Die Erfindung wird nachfolgend an dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 den teilweisen Längsschnitt einer Wälzlager­ einheit mit am Außenring angeformtem Flansch und

Fig. 2 die teilweise Draufsicht auf den Bereich um eine Befestigungsbohrung der in Fig. 1 darge­ stellten Wälzlagereinheit, teilweise im Schnitt.

Die in den Figuren dargestellte Wälzlagereinheit besteht aus zwei miteinander verbundenen Innenringen 1, zwei über Käfige 2 geführte Reihen Kegelrollen 3 und einem einstück­ ig ausgeführten, zwei Laufbahnen aufweisenden Außenring 4 mit angeformtem, radial nach außen gerichtetem Flansch 5. Dieser ist mit am Umfang verteilten, axial verlaufen­ den Befestigungsbohrungen 6 versehen, die ein Innenge­ winde aufweisen. Infolge der teilweisen Darstellung ist nur eine dieser Befestigungsbohrungen 6 zu sehen. Zwi­ schen dem Flansch 5 und dem hülsenförmigen Abschnitt 7 des Außenringes 4 ist ein im wesentlichen ringförmiger, hohlkehlenförmig gekrümmter Übergangsbereich 8 vorge­ sehen, der dem Flansch 5 eine zusätzlich festigende Verbindung mit dem hülsenförmigen Abschnitt 7 verleiht.

Der Übergangsbereich 8 geht aus vom äußeren Rand 9 des Flansches 5 und verläuft mit progressiv steigendem Radius gekrümmt in die Mantelfläche 10 des hülsenförmigen Ab­ schnittes 7 ein. In axialer Fortsetzung der Befestigungs­ bohrungen 6 sind in den Übergangsbereich 8 im Durchmesser etwas größere, teilzylindrische Ausnehmungen 11 eingear­ beitet. Die im Bereich des nach den Figuren rechten Endes der Befestigungsbohrungen 6 angeordnete Bodenfläche 12 der teilzylindrischen Ausnehmungen 11 ist kalottenförmig hohl ausgebildet und verläuft vom Rand der Befestigungs­ bohrung 6 ausgehend kugelflächenförmig in die sich radial bzw. axial an diese anschließenden Materialabschnitte des Flansches 5 und des Übergangsbereiches 8. Der Über­ gang in die teilzylindrische Ausnehmung 11 ist harmo­ nisch und weich wie auch der des Übergangsbereiches 8 selbst in den hülsenförmigen Abschnitt 7. Die radiale Anordnung der Befestigungsbohrungen 6 und damit die mit diesen im wesentlichen koaxial verlaufenden, teilzylin­ drischen Ausnehmungen 11 und weiterhin deren Durchmesser sind so gewählt, daß die der Mittelachse der Wälzlager­ einheit am nächsten liegende axiale Mantellinie 13 der Ausnehmung 11 niveaugleich in die Mantelfläche 10 des hülsenförmigen Abschnittes 7 übergeht. Dadurch ergibt sich eine gerade Übergangslinie.

In Fig. 2 ist die Draufsicht auf die Wälzlagereinheit im Bereich einer der Befestigungsbohrungen 6 dargestellt. Die teilzylindrische Ausnehmung 11 stellt sich aus dieser Sicht mit einem etwa tropfenförmigen Rand 14 aus dem Übergangsbereich 8 austretend dar. Die Bodenfläche 12 der hülsenförmigen Ausnehmung 11 ist kalottenförmig hohl. Zum besseren Verständnis ist wie auch in Fig. 1 die an sich im Bereich der Befestigungsbohrung nicht vorhandene Bodenfläche 12 als gekrümmte Verbindungs­ linie 15 zwischen deren Rand strichpunktiert angedeutet.

Die dargestellte Ausführung ist nur ein Beispiel. Selbst­ verständlich können die erfindungsgemäßen Merkmale bei allen Lagerarten und -formen vorgesehen werden.

Claims (3)

1. Tragkörper eines Wälzlagers, insbesondere für die Räder von Fahrzeugen, bestehend aus einem hülsen­ förmigen Abschnitt (7) mit mindestens einer Lauf­ bahn für Wälzkörper (3) und einem daran angeformten Flansch (5) mit am Umfang verteilten, axial ver­ laufenden Befestigungsbohrungen (6), dadurch ge­ kennzeichnet, daß mindestens zwischen einer der Seitenflächen des Flansches (5) und einer der Um­ fangsflächen (10) des hülsenförmigen Abschnittes (7) ein im Längsschnitt hohlkehlenförmig gekrümmt bis geradlinig geneigt verlaufender, im wesentli­ chen ringförmiger Übergangsbereich (8) vorgesehen ist, und daß dieser in axialer Fortsetzung jeder Befestigungsbohrung (6) eine im Durchmesser gegen­ über dieser größere, im wesentlichen teilzylindri­ sche Ausnehmung (11) mit einer vom Rand der Befe­ stigungsbohrung (6) in die Innenfläche der Ausneh­ mung (11) übergehenden, im wesentlichen hohlkugel­ förmig gekrümmten Bodenfläche (12) aufweist.

2. Tragkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Rand (9) des Flansches (5) ausgehender und mit progressiv steigendem Radius in die Umfangs­ fläche (10) übergehender Übergangsbereich (8) vor­ gesehen ist.

3. Trägkörper nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der teilzylin­ drischen Ausnehmung (11) und die Umfangsfläche (10) des hülsenförmigen Abschnittes (7) eine gemeinsame axial verlaufende Mantellinie (13) aufweisen.