WO2006082079A2 - Aussenring für ein lager - Google Patents

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WO2006082079A2
WO2006082079A2 PCT/EP2006/000965 EP2006000965W WO2006082079A2 WO 2006082079 A2 WO2006082079 A2 WO 2006082079A2 EP 2006000965 W EP2006000965 W EP 2006000965W WO 2006082079 A2 WO2006082079 A2 WO 2006082079A2
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annular body
outer ring
flange
ring
ring according
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WO2006082079A3 (de
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Manfred Brandenstein
Hans-Jürgen FRIEDRICH
Peter Horling
Armin Olschewski
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Ab Skf
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Publication date
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C23/00—Bearings for exclusively rotary movement adjustable for aligning or positioning
    • F16C23/06—Ball or roller bearings
    • F16C23/08—Ball or roller bearings self-adjusting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/24—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for radial load mainly
    • F16C19/26—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for radial load mainly with a single row of rollers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/60—Raceways; Race rings divided or split, e.g. comprising two juxtaposed rings
    • F16C33/605—Raceways; Race rings divided or split, e.g. comprising two juxtaposed rings with a separate retaining member, e.g. flange, shoulder, guide ring, secured to a race ring, adjacent to the race surface, so as to abut the end of the rolling elements, e.g. rollers, or the cage

Definitions

  • the invention relates to an outer ring for a bearing, in particular for a rolling bearing. Furthermore, the invention relates to a bearing with such an outer ring and a method for producing such an outer ring.
  • an outer ring which has a rim ring in at least one axial end region.
  • the Bordring can serve primarily as an axial thrust surface for rolling elements and is formed in many cases in one piece with the outer ring. Compared to a bordlosen outer ring, however, thereby increases the cost of grinding the raceway, which is formed on the bore surface of the outer ring. This can be avoided by designing the rim ring as a separate component and connecting it to the outer ring only after machining the raceway.
  • Such a trained bearing is known from DE 17 73 605 U.
  • a cylindrical roller bearing with loose guide rims which are connected by elastic and / or plastic deformation with one of the raceway rings.
  • the attachment of the guide rims on the raceway ring takes place by axial tension in a ring circumferential recess of the raceway ring.
  • the guide rims - have an L-shaped cross-section, wherein a cylindrical part of the centering of the guide rims on the runway of the raceway ring is used.
  • DE 33 05 820 A1 discloses a thin-walled, in particular drawn from sheet metal cylindrical ring with at least one located in the bore contact surface for preferably cylindrical body. In the bore at least one solid body with a circular outer contour by means of a press fit next to the contact surface is attached. As a result, a sufficient roundness of the ring is achieved, which is used in a rolling bearing or a clamping body assembly.
  • the invention is based on the invention to form an outer ring with at least one separate flange as optimally as possible.
  • the outer ring according to the invention for a bearing in particular for a roller bearing, has an annular body and a first rim ring arranged in the region of a first axial end of the annular body and designed as a separate component.
  • the first flange ring has a radial calibration surface, which rests under pretension on a contact surface of the annular body and forces the annular body at least in the region of the contact surface in a predetermined by the calibration surface shape.
  • the peculiarity of the outer ring according to the invention is that between the first flange and the ring body a form-fitting connection in the axial direction is formed.
  • the invention has the advantage that a reliable axial fixation of the first rim ring can be achieved independently of the pretension required for calibrating the annular body. This makes it possible to optimize the bias with respect to the calibration and disregard the aspect of the axial fixation thereby. This is not possible with a pure interference fit between the first flange and the annular body without the inventive positive connection. It has been found that in some applications, a bias that can be achieved with a good calibration, does not ensure a sufficiently tight fit of the first Bordrings. This can be the case, for example, in the case of axial forces occurring in a pulsed manner.
  • the first flange can be fixed on both sides in the axial direction by the positive connection. This is particularly advantageous when loads can occur in both axial directions.
  • the first rim ring is flush with the first axial end of the annular body. This has the consequence that a large axial region of the annular body is available for use as a bearing surface, which is designed in particular as a rolling body raceway.
  • the first hoop ring preferably has at least one elevation which projects radially beyond the calibrating surface and engages in a recess of the annular body. It is advantageous if the elevation of the first Bordrings is spaced radially from the bottom of the recess. In this way, it is achieved that the first rim ring introduces radial forces into the ring body exclusively via the calibration surface.
  • the calibration surface of the first rim ring is preferably arranged closer to the first axial end of the ring body than the elevation.
  • the collection of the first Bordrings can be formed in particular by a stamping operation. An embossing operation can be performed quickly and inexpensively and requires no material removal.
  • the collection of the first Bordrings can extend continuously over its entire circumference.
  • the first rim ring can accommodate particularly high axial loads.
  • the first rim ring has a plurality of elevations, which are distributed over its circumference. This variant has the advantage that the first rim ring can be produced particularly inexpensively.
  • the material thickness of the first Bordrings in the radial direction is greater than in the axial direction, in order to ensure sufficient stability for the calibration of the annular body with a total of the least possible use of material.
  • the recess of the annular body is closed on both sides in the axial direction and in particular is designed as a circumferential radial groove.
  • the annular body can have a conical insertion surface starting from its first axial end.
  • the annular body on its inner circumferential surface on a track which is curved along the axial direction.
  • the curvature of the raceway along the axial direction can be adjustable via the bias voltage, with which the calibration surface of the first Bordrings rests against the contact surface of the annular body. This allows within certain limits a desired formation of the curvature without machining.
  • the ring body and the first rim ring can each be hardened at least in some areas in order to meet the respective requirements, for example with regard to strength, wear, etc.
  • a second flange ring may be provided, which is formed integrally with the annular body.
  • a second flange ring is provided which is formed as a separate component and fixed to the annular body.
  • the second flange ring is preferably designed according to the first flange ring.
  • a first flange ring is introduced in the region of a first axial end of an annular body in the annular body.
  • a radial calibration surface of the first Bordrings is pressed against a contact surface of the annular body and the annular body is forced at least in the region of the contact surface in a predetermined by the calibration surface shape.
  • the peculiarity of the method according to the invention is that between the first flange and the ring body a form-locking connection in the axial direction is formed.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a bearing with a fiction, designed according to the outer ring in section
  • FIG. 2 shows an enlarged detail from FIG. 1 in a region in which the first flange ring is fixed on the ring body
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of the outer ring according to the invention in a sectional view
  • Figure 5 shows the exemplary embodiment of the first Bordrings shown in Figure 4 in a sectional view along the line AA and
  • Figure 6 shows another embodiment of the first Bordrings in a figure 5 corresponding representation.
  • Figure 1 shows an embodiment of a bearing with a erfiridungshow formed outer ring 1 in a sectional view.
  • the bearing is designed as a cylindrical roller bearing and has in addition to the outer ring 1 cylindrical rolling elements 2.
  • a cage and an inner ring may be present, which are not shown figuratively.
  • the outer ring 1 consists of a hollow cylindrical ring body 3 and a first flange 4 and a second flange 5.
  • the first flange 4 is formed as a separate component and fixed in the region of a first axial end 6 of the ring body 3 on the ring body 3, that it flush with the first axial end 6 closes.
  • the second flange 5 is integrally formed with the annular body 3 in the region of a second axial end 7 of the annular body 3 opposite the first axial end 6.
  • Both flange rings 4 and 5 are oriented radially inwardly relative to the ring body 3 and serve the rolling elements 2 as axial contact surfaces.
  • the rolling elements 2 roll on a raceway 8, which is formed on the bore surface of the annular body 3.
  • the annular body 3 is at least partially hardened including the second flange 5.
  • the first one is the same Bordring 4 at least partially cured.
  • the first rim ring 4 is made of spring steel.
  • FIG. 2 shows an enlarged detail from FIG. 1 in a region in which the first rim ring 4 is fixed on the ring body 3. In this area is the first
  • Bordring 4 radially stepped formed and has starting from the first axial end
  • the calibration surface 9 is cylindrical with high precision.
  • the elevation 10 likewise has a cylindrical shape and projects radially beyond the calibrating surface 9.
  • the annular body 3 has, starting from its first axial end 6 in axial sequence, a conically tapering insertion surface 11, a radial contact surface 12 for the calibration surface 9 of the first rim 4 and a radial groove 13 for receiving the projection 10 of the first rim 4.
  • the half opening angle of the truncated cone formed by the insertion surface 11 is preferably about 20 °.
  • the track 8 connects, which has the same radius as the contact surface 12 or a smaller radius.
  • the annular body 3 including the second flange 5 and the first flange 4 are manufactured as separate components.
  • the dimensions are chosen so that the calibration surface 9 of the first Bordrings 4 has a larger radius than the contact surface 12 of the ring body 3.
  • the first flange 4 is approximated to the first axial end 6 of the ring body 3 and with its elevation 10 on the introduction
  • the magnitude of the bias voltage depends on the radial overlap between the calibration surface 9 of the first rim 4 and the contact surface 12 of the ring body 3 as well as material parameters.
  • the bias has, compared to the situation without imported first flange 4, a widening of the annular body 3 in particular in the contact area between the calibration 9 of the first Bordrings 4 and the contact surface 12 of the ring body 3 result, so that the very precise cylindrical shape of the calibration 9 on the contact surface 12 is transmitted and thereby in large parts of the annular body 3, a circular cross-section is formed. In this way, for example, hardening distortion of the ring body 3 can be largely compensated.
  • the first flange 4 is fixed by the engagement of the survey 10 in the radial groove 13 of the annular body 3 in the axial direction positively on the annular body 3.
  • This positive fixation allows the Preload in terms of a desired shape of the ring body 3 to choose freely without running the risk that the first flange 4 solves and is displaced axially.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the outer ring 1 according to the invention in a sectional view.
  • This embodiment is characterized in that not only the first flange 4, but also the second flange 5 is formed as a separate components.
  • Both flange rings 4 and 5 are in each case in the region of their Kalibrier constitutional 9 with a bias on the associated contact surface 12 of the annular body 3, which is so large that the annular body 3 is radially expanded in the region of its axial ends 6 and 7.
  • the influence of the bias on the annular body 3 is always lower, so that the radius of the annular body 3 varies axially.
  • first flange 4 can be formed in different ways. The same applies to the second flange 5, if this is made as a separate component. A possible training will be explained in more detail below.
  • Figure 4 shows an embodiment of the first Bordrings 4 in supervision.
  • An associated sectional view is shown in FIG. The section is taken along the line AA shown in FIG.
  • the first rim ring 4 instead of a circumferentially continuous elevation 10 distributed over its circumference eight individual elevations 10. Axially adjacent to the elevations 10 each have a recess 14 is formed.
  • the recesses 14 are formed in the formation of the elevations 10. In this case, axial embossing operations are performed on the still uncured first flange 4, is displaced by the material from the region of the recesses 14 in the region of the elevations 10. Subsequently, the first flange 4 is hardened.
  • an elevation 10 extending over the entire circumference of the first rim 4 can also be formed.
  • the elevations 10 are flush with a first axial end surface 15 of the first rim 4.
  • the depressions 14 each extend from a second axial end surface 16 opposite the first end surface 15 to the associated elevation 10.
  • FIG. 6 shows another embodiment of the first rim 4 in a representation corresponding to FIG.
  • This embodiment differs from the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 4 and 5 in that the elevations 10 do not terminate with the first axial end surface 15 of the first rim 4 but are formed in the axial region between the axial end surfaces 15 and 16.
  • the recesses 14 in the embodiment of Figure 6 has a smaller axial extent
  • the embodiment according to FIG. 6 with its first axial end face 15 is also inserted into the annular body 3 in advance.
  • the outer ring 1 may also have only the first flange ring 4 at its first axial end 6 and be formed without a flange at its second axial end 7.
  • the first flange ring 4 and / or the second flange ring 5 formed as a separate component preferably each have a greater material thickness in the radial direction than in the axial direction.
  • the ring body 3 is not cylindrical but conical, that is in the form of a truncated cone formed.
  • the invention is also suitable for outer rings 1 other types of bearings.
  • Bearings with the outer ring 1 according to the invention can be used in a variety of applications.
  • such bearings can be installed in a transmission of a vehicle. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Mounting Of Bearings Or Others (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Außenring (1) für ein Lager, insbesondere für ein Wälzlager. Der erfmdungsgemäße Außenring (1) weist einen Ringkörper (3) und einen im Bereich eines ersten axialen Endes (6) des Ringkörpers (3) angeordneten und als ein separates Bauteil ausgeführten ersten Bordring (4) auf. Der erste Bordring (4) weist eine radiale Kalibrierfläche (9) auf, die unter Vorspannung an einer Anlagefläche (12) des Ringkörpers (3) anliegt und den Ringkörper (3) wenigstens im Bereich der Anlagefläche (12) in eine durch die Kalibrierfläche (9) vorgegebene Form zwingt. Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Außenrings (1) besteht darin, dass zwischen dem ersten Bordring (4) und dem Ringkörper (3) eine in Axialrichtung formschlüssige Verbindung ausgebildet ist.

Description

B e s c h r e i b u n g
Außenring für ein Lager
Die Erfindung betrifft einen Außenring für ein Lager, insbesondere für ein Wälzlager. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Lager mit einem derartigen Außenring und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Außenrings.
Bei vielen Bauarten von Lagern, insbesondere von Wälzlagern ist ein Außenring vorgesehen, der in wenigstens einem axialen Endbereich einen Bordring aufweist. Der Bordring kann vor allem als axiale Anlauffläche für Wälzkörper dienen und wird in vielen Fällen einteilig mit dem Außenring ausgebildet. Verglichen mit einem bordlosen Außenring erhöht sich dadurch allerdings der Aufwand beim Schleifen der Laufbahn, die auf der Bohrungsfläche des Außenrings ausgebildet ist. Dies kann dadurch vermieden werden, dass der Bordring als ein separates Bauteil ausgebildet wird und erst nach der Bearbeitung der Laufbahn mit dem Außenring verbunden wird.
Ein derart ausgebildetes Lager ist aus der DE 17 73 605 U bekannt. Dort ist ein Zylinderrollenlager mit losen Führungsborden offenbart, die durch elastische und/oder plastische Verformung mit einem der Rollbahnringe verbunden sind. Die Befestigung der Führungsborde am Rollbahnring erfolgt durch axiale Verspannung in einer ringsumlaufenden Ausnehmung des Rollbahnrings. Die Führungsborde - weisen einen L-förmigen Querschnitt auf, wobei ein zylindrischer Teil der Zentrierung der Führungsborde auf der Rollbahn des Rollbahnrings dient. Durch die axiale Verspannung der Führungsborde treten keine nachteiligen Verformungen der Rollbahnringe auf, so dass verhältnismäßig dünnwandige Rollbahnringe eingesetzt werden können.
Weiterhin sind auch Anwendungen bekannt, bei denen im Gegensatz zur DE 17 73 605 U eine Verformung des Außenrings nicht vermieden werden soll, sondern erwünscht ist. So offenbart die DE 33 05 820 Al einen dünnwandigen, insbesondere aus Blech gezogenen zylindrischen Ring mit wenigstens einer in der Bohrung befindlichen Kontaktfläche für vorzugsweise zylindrische Körper. In der Bohrung ist wenigstens ein Massivkörper mit einer kreisförmigen Außenkontur mittels eines Presssitzes neben der Kontaktfläche angebracht. Dadurch soll eine ausreichende Rundheit des Rings erreicht werden, der bei einem Wälzlager oder einer Klemmkörperanordnung eingesetzt wird.
Die aus der DE 17 73 605 U bekannte Ausnehmung im Außenring ist bei der DE 33 05 820 Al nicht vorgesehen und auch nicht erforderlich, da die Führungsborde nicht durch eine axiale Verspannung, sondern durch einen radialen Presssitz fixiert werden.
Bei der Ausbildung eines Außenrings gemäß der Lehre der DE 33 05 820 Al kann es sich allerdings als nachteilig erweisen, dass der Einfluss der Führungsborde einerseits auf die Rundheit des Außenrings und andererseits auf die Fixierung der Führungsborde am Außenring stark miteinander gekoppelt sind und nicht unabhängig voneinander variierbar sind.
Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, einen Außenring mit wenigstens einem separaten Bordring möglichst optimal auszubilden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst. Der erfindungsgemäße Außenring für ein Lager, insbesondere für ein Wälzlager, weist einen Ringkörper und einen im Bereich eines ersten axialen Endes des Ringkörpers angeordneten und als ein separates Bauteil ausgeführten ersten Bordring auf. Der erste Bordring weist eine radiale Kalibrierfläche auf, die unter Vorspannung an einer Anlagefläche des Ringkörpers anliegt und den Ringkörper wenigstens im Bereich der Anlagefläche in eine durch die Kalibrierfläche vorgegebene Form zwingt. Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Außenrings besteht darin, dass zwischen dem ersten Bordring und dem Ringkörper eine in Axialrichtung formschlüssige Verbindung ausgebildet ist.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass sich unabhängig von der Vorspannung, die zur Kalibrierung des Ringkörpers benötigt wird, eine zuverlässige axiale Fixierung des ersten Bordrings erreichen lässt. Dadurch ist es möglich, die Vorspannung im Hinblick auf die Kalibrierung zu optimieren und den Aspekt der axialen Fixierung dabei außer Acht zu lassen. Dies ist bei einem reinen Pressverband zwischen dem ersten Bordring und dem Ringkörper ohne die erfmdungsgemäße Formschlussverbindung nicht möglich. Es hat sich nämlich gezeigt, dass bei manchen Anwendungen eine Vorspannung, mit der sich eine gute Kalibrierung erzielen lässt, keinen ausreichend festen Sitz des ersten Bordrings gewährleistet. Dies kann beispielsweise bei impulsartig auftretenden Axialkräften der Fall sein.
Der erste Bordring kann durch die formschlüssige Verbindung beidseits in Axialrichtung fixiert sein. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn Belastungen in beiden axialen Richtungen auftreten können.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn der erste Bordring mit dem ersten axialen Ende des Ringkörpers bündig abschließt. Dies hat zur Folge, dass ein großer Axialbereich des Ringkörpers für die Nutzung als Lagerfläche, die insbesondere als eine Wälzkörperlaufbahn ausgebildet ist, zur Verfügung steht. Der erste Bordring weist vorzugsweise wenigstens eine Erhebung auf, die radial über die Kalibrierfläche übersteht und in eine Ausnehmung des Ringkörpers eingreift. Dabei ist von Vorteil, wenn die Erhebung des ersten Bordrings in Radialrichtung vom Boden der Ausnehmung beabstandet ist. Auf diese Weise wird erreicht, dass der erste Bordring ausschließlich über die Kalibrierfläche radiale Kräfte in den Ringkörper einleitet. Um zu gewährleisten, dass axial neben der Vertiefung des Ringkörpers noch eine ausreichende Materialstärke verbleibt, ist die Kalibrierfläche des ersten Bordrings vorzugsweise näher am ersten axialen Ende des Ringkörpers angeordnet als die Erhebung. Die Erhebung des ersten Bordrings kann insbesondere durch eine Prägeoperation ausgebildet sein. Eine Prägeoperation lässt sich schnell und kostengünstig ausführen und erfordert keinen Materialabtrag. Die Erhebung des ersten Bordrings kann sich durchgehend über seinen gesamten Umfang erstrecken. Bei dieser Variante kann der erste Bordring besonders hohe axiale Belastungen aufnehmen. Ebenso ist es auch möglich, dass der erste Bordring mehrere Erhebungen aufweist, die über seinen Umfang verteilt angeordnet sind. Diese Variante hat den Vorteil, dass der erste Bordring besonders kostengünstig herstellbar ist.
Vorzugsweise ist die Materialstärke des ersten Bordrings in Radialrichtung größer als in Axialrichtung, um bei einem insgesamt möglichst geringen Materialeinsatz eine ausreichende Stabilität für die Kalibrierung des Ringkörpers zu gewährleisten.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Ausnehmung des Ringkörpers in Axialrichtung beidseits geschlossen ist und insbesondere als eine umlaufende Radialnut ausgebildet ist. Um das Einführen des ersten Bordrings zu erleichtern, kann der Ringkörper ausgehend von seinem ersten axialen Ende eine konische Einführfläche aufweisen. Bei einer Weiterbildung der Erfindung weist der Ringkörper auf seiner inneren Mantelfläche eine Laufbahn auf, die entlang der Axialrichtung gekrümmt ist. Die Krümmung der Laufbahn entlang der Axialrichtung kann über die Vorspannung einstellbar sein, mit der die Kalibrierfläche des ersten Bordrings an der Anlagefläche des Ringkörpers anliegt. Dies ermöglicht innerhalb gewisser Grenzen eine gewünschte Ausbildung der Krümmung ohne eine spanende Bearbeitung.
Der Ringkörper und der erste Bordring können jeweils wenigstens bereichsweise gehärtet sein, um die jeweiligen Anforderungen beispielsweise im Hinblick auf Festigkeit, Verschleiß usw. zu erfüllen.
Im Bereich eines zweiten axialen Endes des Ringkörpers kann ein zweiter Bordring vorgesehen sein, der einteilig mit dem Ringkörper ausgebildet ist. Ebenso ist es auch möglich, dass im Bereich des zweiten axialen Endes des Ringkörpers ein zweiter Bordring vorgesehen ist, der als ein separates Bauteil ausgebildet und am Ringkörper befestigt ist. Bei dieser Variante ist der zweite Bordring vorzugsweise entsprechend dem ersten Bordring ausgebildet.
Beim erfmdungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Außenrings für ein Lager, insbesondere für ein Wälzlager, wird ein erster Bordring im Bereich eines ersten axialen Endes eines Ringkörpers in den Ringkörper eingeführt. Dadurch wird eine radiale Kalibrierfläche des ersten Bordrings gegen eine Anlagefläche des Ringkörpers gepresst und der Ringkörper wenigstens im Bereich der Anlagefläche in eine durch die Kalibrierfläche vorgegebene Form gezwungen. Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass zwischen dem ersten Bordring und dem Ringkörper eine in Axialrichtung formschlüssige Verbindung ausgebildet wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines Lagers mit einem erfindungs gemäß ausgebildeten Außenring in Schnittdarstellung, Figur 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 1 in einem Bereich, in dem der erste Bordring am Ringkörper fixiert ist,
Figur 3 ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel des erfindungsgemäßen Außenrings in Schnittdarstellung,
Figur 4 ein Ausführungsbeispiel des ersten Bordrings in Aufsicht,
Figur 5 das in Figur 4 dargestellte Ausfuhrungsbeispiel des ersten Bordrings in Schnittdarstellung entlang der Linie AA und
Figur 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel des ersten Bordrings in einer Figur 5 entsprechenden Darstellung.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Lagers mit einem erfiridungsgemäß ausgebildeten Außenring 1 in Schnittdarstellung. Das Lager ist als ein Zylinderrollenlager ausgebildet und weist zusätzlich zum Außenring 1 zylinderförmige Wälzkörper 2 auf. Je nach Bauform des Lagers können auch noch ein Käfig und ein Innenring vorhanden sein, die jeweils nicht figürlich dargestellt sind. Der Außenring 1 besteht aus einem hohlzylindrischen Ringkörper 3 und einem ersten Bordring 4 sowie einem zweiten Bordring 5. Der erste Bordring 4 ist als ein separates Bauteil ausgebildet und im Bereich eines ersten axialen Endes 6 des Ringkörpers 3 so am Ringkörper 3 fixiert, dass er bündig mit dem ersten axialen Ende 6 abschließt. Der zweite Bordring 5 ist im Bereich eines zum ersten axialen Ende 6 entgegengesetzten zweiten axialen Endes 7 des Ringkörpers 3 einteilig mit dem Ringkörper 3 ausgebildet. Beide Bordringe 4 und 5 sind relativ zum Ringkörper 3 radial nach innen orientiert und dienen den Wälzkörpern 2 als axiale Anlaufflächen. Die Wälzkörper 2 rollen auf einer Laufbahn 8 ab, die auf der Bohrungsfläche des Ringkörpers 3 ausgebildet ist. Der Ringkörper 3 ist inklusive dem zweiten Bordring 5 wenigstens partiell gehärtet. Ebenso ist auch der erste Bordring 4 wenigstens partiell gehärtet. Beispielsweise ist der erste Bordring 4 aus Federstahl hergestellt.
Figur 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 1 in einem Bereich, in dem der erste Bordring 4 am Ringkörper 3 fixiert ist. In diesem Bereich ist der erste
Bordring 4 radial gestuft ausgebildet und weist ausgehend vom ersten axialen Ende
6 des Ringkörpers 3 axial nebeneinander angeordnet eine radiale Kalibrierfläche 9 und eine radiale Erhebung 10 auf. Die Kalibrierfläche 9 ist mit hoher Präzision zylinderförmig ausgebildet. Die Erhebung 10 weist ebenfalls eine Zylinderform auf und steht radial über die Kalibrierfläche 9 über. Typischerweise steht die Erhebung
10 etwa 0,2 mm radial über die Kalibrierfläche 9 über.
Der Ringkörper 3 weist ausgehend von seinem ersten axialen Ende 6 in axialer Abfolge eine sich konisch verjüngende Einführfläche 11, eine radiale Anlagefläche 12 für die Kalibrierfläche 9 des ersten Bordrings 4 und eine Radialnut 13 zur Aufnahme der Erhebung 10 des ersten Bordrings 4 auf. Der halbe Öffnungswinkel des durch die Einführfläche 11 gebildeten Kegelstumpfes beträgt vorzugsweise etwa 20°. An die Radialnut 13 schließt sich die Laufbahn 8 an, die den gleichen Radius wie die Anlagefläche 12 oder einen kleineren Radius aufweist.
Zur Herstellung des Außenrings 1 werden der Ringkörper 3 inklusive dem zweiten Bordring 5 und der erste Bordring 4 als separate Bauteile gefertigt. Die Abmessungen werden dabei so gewählt, dass die Kalibrierfläche 9 des ersten Bordrings 4 einen größeren Radius aufweist als die Anlagefläche 12 des Ringkörpers 3. Der erste Bordring 4 wird dem ersten axialen Ende 6 des Ringkörpers 3 angenähert und mit seiner Erhebung 10 voran über die Einführfläche
11 des Ringkörpers 3 in den Ringkörper 3 eingeführt. Dieses Einführen kann dadurch erleichtert werden, dass der erste Bordring 4 über dessen gesamten Umfang schräg gestellt wird und somit zwischenzeitlich die Form einer Tellerfeder aufweist. Auf diese Weise wird der Außenradius des ersten Bordrings 4 reduziert. Ebenso ist es auch möglich, den Ringkörper 3 beispielsweise durch Erwärmen aufzuweiten. Nachdem der erste Bordring 4 mit seiner Erhebung 10 die Kalibrierfläche 9 des Ringkörpers 3 vollständig passiert hat, schnappt die Erhebung 10 in die Radialnut 13 ein. Dabei federt der erste Bordring 4 radial nach außen, bis seine Kalibrierfläche 9 fest an der Anlagefläche 12 des Ringkörpers 3 anliegt. Zwischen der Erhebung 10 des ersten Bordrings 4 und dem Boden der Radialnut 13 des Ringkörpers 3 besteht dann noch ein radialer Freiraum von typischerweise 0,05 mm. Eine gegebenenfalls bestehende Schrägstellung des ersten Bordrings 4 wird bei dieser Bewegung des ersten Bordrings 4 wieder aufgehoben. Gleichzeitig federt der Ringkörper 3 geringfügig radial nach innen, falls die Erhebung 10 des ersten Bordrings 4 beim Einführen in den Ringkörper 3 stärker gegen die Anlagefläche 12 des Ringkörpers 3 gepresst wurde, als dies nunmehr für die Kalibrierfläche 9 des ersten Bordrings 4 der Fall ist. Letztendlich liegt der erste Bordring 4 im Bereich seiner Kalibrierfläche 9 mit einer Vorspannung an der Anlagefläche 12 des Ringkörpers 3 an und taucht mit seiner Erhebung 10 in die Radialnut 13 des Ringkörpers 3 ein.
Die Größe der Vorspannung hängt von der radialen Überdeckung zwischen der Kalibrierfläche 9 des ersten Bordrings 4 und der Anlagefläche 12 des Ringkörpers 3 sowie von Materialparametern ab. Die Vorspannung hat, verglichen zu der Situation ohne eingeführten ersten Bordring 4, eine Aufweitung des Ringkörpers 3 insbesondere im Kontaktbereich zwischen der Kalibrierfläche 9 des ersten Bordrings 4 und der Anlagefläche 12 des Ringkörpers 3 zur Folge, so dass die sehr präzise Zylinderform der Kalibrierfläche 9 auf die Anlagefläche 12 übertragen wird und dadurch in weiten Teilen des Ringkörpers 3 ein kreisförmiger Querschnitt ausgebildet wird. Auf diese Weise können zum Beispiel Härteverzüge des Ringkörpers 3 weitgehend ausgeglichen werden.
Außerdem wird der erste Bordring 4 durch die Vorspannung gegen axiales
Verschieben gesichert. Zusätzlich wird der erste Bordring 4 durch den Eingriff der Erhebung 10 in die Radialnut 13 des Ringkörpers 3 in Axialrichtung formschlüssig am Ringkörper 3 fixiert. Diese formschlüssige Fixierung ermöglicht es, die Vorspannung im Hinblick auf eine gewünschte Formgebung des Ringkörpers 3 frei zu wählen ohne dabei Gefahr zu laufen, dass sich der erste Bordring 4 löst und axial verschoben wird. Dabei besteht insbesondere auch die Möglichkeit, so auf den Ringkörper 3 einzuwirken, dass zusätzlich zum kreisförmigen Querschnitt eine ballige Form der Laufbahn 8 des Ringkörpers 3 erzeugt wird. Dies bedeutet, dass die Laufbahn 8 längs ihrer axialen Erstreckung mit einer Krümmung versehen wird. Einzelheiten hierzu werden anhand von Figur 3 erläutert.
Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Außenrings 1 in Schnittdarstellung. Dieses Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass nicht nur der erste Bordring 4, sondern auch der zweite Bordring 5 als ein separates Bauteile ausgebildet ist. Beide Bordringe 4 und 5 liegen jeweils im Bereich ihrer Kälibrierfläche 9 mit einer Vorspannung an der zugehörigen Anlagefläche 12 des Ringkörpers 3 an, die so groß ist, dass der Ringkörper 3 im Bereich seiner axialen Enden 6 und 7 radial aufgeweitet wird. Mit zunehmender axialer Entfernung von den Anlageflächen 12 des Ringkörpers 3 wird der Einfluss der Vorspannung auf den Ringkörper 3 immer geringer, so dass der Radius des Ringkörpers 3 axial variiert. Dadurch entsteht die in Figur 3 stark übertrieben dargestellte konvexe bzw. ballige Verformung der Laufbahn 8 des Ringkörpers 3. Die äußere Mantelfläche des Ringkörpers 3 ist dementsprechend konkav verformt. Zum Vergleich ist jeweils die Form der Laufbahn 8 und der äußeren Mantelfläche ohne den Einfluss der Bordringe 4 und 5 als eine gestrichelte Linie dargestellt. Die gestrichelten Linien sind radial nach außen verschoben eingezeichnet, um sie an die sonstige Kontur des Ringkörpers 3 anzubinden.
Im Rahmen der Erfindung besteht nicht nur die Möglichkeit, die Laufbahn 8 des Ringkörpers 3 ohne eine spanende Bearbeitung in eine ballige Form zu bringen, sondern es kann auch das Ausmaß der Balligkeit, innerhalb gewisser Grenzen,- gezielt eingestellt werden, indem entsprechende radiale Vorspannungen zwischen den Bordringen 4 bzw. 5 und dem Ringkörper 3 ausgebildet werden. Der als separates Bauteil gefertigte erste Bordring 4 kann auf unterschiedliche Weise ausgebildet werden. Entsprechendes gilt auch für den zweiten Bordring 5, falls dieser als separates Bauteil hergestellt wird. Eine mögliche Ausbildung wird im Folgenden näher erläutert.
Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel des ersten Bordrings 4 in Aufsicht. Eine zugehörige Schnittdarstellung ist in Figur 5 dargestellt. Der Schnitt ist entlang der in Figur 4 dargestellten Linie AA geführt. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der erste Bordring 4 anstelle einer in Umfangsrichtung durchgehenden Erhebung 10 über seinen Umfang verteilt acht einzelne Erhebungen 10 auf. Axial benachbart zu den Erhebungen 10 ist je eine Vertiefung 14 ausgebildet. Die Vertiefungen 14 entstehen bei der Ausbildung der Erhebungen 10. Dabei werden am noch ungehärteten ersten Bordring 4 axiale Prägeoperationen durchgeführt, durch die Material aus dem Bereich der Vertiefungen 14 in den Bereich der Erhebungen 10 verdrängt wird. Anschließend wird der erste Bordring 4 gehärtet. Auf entsprechende Weise kann auch eine sich über den gesamten Umfang des ersten Bordrings 4 erstreckende Erhebung 10 ausgebildet werden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel schließen die Erhebungen 10 mit einer ersten axialen Endfläche 15 des ersten Bordrings 4 bündig ab. Die Vertiefungen 14 erstrecken sich jeweils von einer zur ersten Endfläche 15 entgegengesetzten zweiten axialen Endfläche 16 bis zur zugehörigen Erhebung 10.
Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des ersten Bordrings 4 in einer Figur 5 entsprechenden Darstellung. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Figur 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel darin, dass die Erhebungen 10 nicht mit der ersten axialen Endfläche 15 des ersten Bordrings 4 abschließen, sondern im Axialbereich zwischen den axialen Endflächen 15 und 16 ausgebildet sind. Dies bedeutet, dass die Prägeoperationen jeweils nicht so tief in das Material des ersten Bordrings 4 vordringen müssen, wie dies beim Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 4 und 5 der Fall ist. Dem entsprechend weisen die Vertiefungen 14 beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 eine geringere axiale Erstreckung auf als beim Ausfuhrungsbeispiel gemäß den Figuren 4 und 5. Dadurch besteht die Möglichkeit, die Kalibrierfläche 9 im Axialbereich zwischen der ersten axialen Endfläche 15 und den Erhebungen 10 auszubilden, der frei von Vertiefungen 14 ist. Analog zu dem in den Figuren 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel des Bordrings 4 wird auch das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 mit seiner ersten axialen Endfläche 15 voran in den Ringkörper 3 eingeführt.
Alternativ zu den vorstehenden Ausführungen kann der Außenring 1 auch lediglich den ersten Bordring 4 an seinem ersten axialen Ende 6 aufweisen und an seinem zweiten axialen Ende 7 bordlos ausgebildet sein. Ebenso ist es auch möglich, die Ausführungsbeispiele mit einem einteiligen zweiten Bordring 5 so abzuwandeln, dass der zweite Bordring 5 analog zum ersten Bordring 4 als separates Bauteil ausgebildet und in entsprechender Weise am Ringkörper 3 befestigt ist. Um jeweils hohe Radialkräfte auf den Ringkörper 3 übertragen zu können, weist der als separates Bauteil ausgebildete erste Bordring 4 und/oder zweite Bordring 5 jeweils bevorzugt eine größere Materialstärke in Radialrichtung als in Axialrichtung auf.
In einer Abwandlung der Erfindung ist der Ringkörper 3 nicht zylinderförmig sondern kegelig, das heißt in Form eines Kegelstumpfs, ausgebildet. Außerdem eignet sich die Erfindung auch für Außenringe 1 sonstiger Lagerbauformen.
Lager mit dem erfindungsgemäßen Außenring 1 können bei einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden. Beispielsweise können derartige Lager in ein Getriebe eines Fahrzeugs eingebaut werden. Bezugszeichenliste
1 Außenring
2 Wälzkörper
3 Ringkörper
4 erster Bordring
5 zweiter Bordring
6 erstes axiales Ende des Ringkörpers 3
7 zweites axiales Ende des Ringkörpers 3
8 Laufbahn
9 Kalibrierfläche
10 Erhebung
11 Einfuhrfläche
12 Anlagefläche
13 Radialnut
14 Vertiefung
15 , erste axiale Endfläche des ersten Bordrings 4
16 zweite axiale Endfläche des ersten Bordrings 4

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h eAußenring für ein Lager
1. Außenring für ein Lager, insbesondere für ein Wälzlager, mit einem Ringkörper (3) und einem im Bereich eines ersten axialen Endes (6) des Ringkörpers (3) angeordneten und als ein separates Bauteil ausgeführten ersten Bordring (4), der eine radiale Kalibrierfläche (9) aufweist, die unter Vorspannung an einer Anlagefläche (12) des Ringkörpers (3) anliegt und den
Ringkörper (3) wenigstens im Bereich der Anlagefläche (12) in eine durch die Kalibrierfläche (9) vorgegebene Form zwingt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Bordring (4) und dem Ringkörper (3) eine in Axialrichtung formschlüssige Verbindung ausgebildet ist.
2. Außenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bordring (4) durch die formschlüssige Verbindung beidseits in Axialrichtung fixiert ist.
3. Außenring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bordring (4) mit dem ersten axialen Ende (6) des Ringkörpers (3) bündig abschließt.
4. Außenring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bordring (4) wenigstens eine Erhebung (10) aufweist, die radial über die Kalibrierfläche (9) übersteht und in eine Ausnehmung (13) des Ringkörpers (3) eingreift.
5. Außenring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (10) des ersten Bordrings (4) in Radialrichtung vom Boden der Ausnehmung
(13) beabstandet ist.
6. Außenring nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierfläche (9) des ersten Bordrings (4) näher am ersten axialen Ende (6) des Ringkörpers (3) angeordnet ist als die Erhebung (10).
7. Außenring nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (10) des ersten Bordrings (4) durch eine Prägeoperation ausgebildet ist.
8. Außenring nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (10) des ersten Bordrings (4) sich durchgehend über seinen gesamten Umfang erstreckt.
9. Außenring nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bordring (4) mehrere Erhebungen (10) aufweist, die über seinen Umfang verteilt angeordnet sind.
10. Außenring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialstärke des ersten Bordrings (4) in
Radialrichtung größer ist als in Axialrichtung.
11. Außenring nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (13) des Ringkörpers (3) in Axialrichtung beidseits geschlossen ist und insbesondere als eine umlaufende Radialnut ausgebildet ist.
12. Außenring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper (3) ausgehend' von seinem ersten axialen Ende (6) eine konische Einruhrfläche (11) aufweist.
13. Außenring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper (3) auf seiner inneren Mantelfläche eine Laufbahn (8) aufweist, die entlang der Axialrichtung gekrümmt ist.
14. • Außenring nach Ansprach 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung der Laufbahn (8) entlang der Axialrichtung über die Vorspannung einstellbar ist, mit der die Kalibrierfläche (9) des ersten Bordrings (4) an der Anlagefläche (12) des Ringkörpers (3) anliegt.
15. Außenring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper (3) und der erste Bordring (4) jeweils wenigstens bereichsweise gehärtet sind.
16. Außenring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich eines zweiten axialen Endes (7) des
Ringkörpers (3) ein zweiter Bordring (5) vorgesehen ist, der einteilig mit dem Ringkörper (3) ausgebildet ist.
17. Außenring nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des zweiten axialen Endes (7) des Ringkörpers (3) ein zweiter Bordring (5) vorgesehen ist, der als ein separates Bauteil ausgebildet und am Ringkörper (3) befestigt ist.
18. Lager, insbesondere Wälzlager, zur drehbaren Lagerung eines Maschinenteils, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager einen Außenring
(1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
19. Verfahren zur Herstellung eines Außenrings (1) für ein Lager, insbesondere für ein Wälzlager, wobei ein erster Bordring (4) im Bereich eines ersten axialen Endes (6) eines Ringkörpers (3) in den Ringkörper (3) eingeführt wird und dadurch eine radiale Kalibrierfläche (9) des ersten Bordrings (4) gegen eine Anlagefläche (12) des Ringkörpers (3) gepresst wird und der Ringkörper (3) wenigstens im Bereich der Anlagefläche (12) in eine durch die Kalibrierfläche (9) vorgegebene Form gezwungen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Bordring (4) und dem Ringkörper (3) eine in Axialrichtung formschlüssige Verbindung ausgebildet wird.
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