WO2012052537A1 - Verfahren zur herstellung eines wälzlagers - Google Patents

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WO2012052537A1 PCT/EP2011/068413 EP2011068413W WO2012052537A1 WO 2012052537 A1 WO2012052537 A1 WO 2012052537A1 EP 2011068413 W EP2011068413 W EP 2011068413W WO 2012052537 A1 WO2012052537 A1 WO 2012052537A1
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bearing outer
bearing
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Thilo Beck
Mathias Bitsch
Marcel Gersting
Christian Knoche
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    • F16C33/586—Details of specific parts of races outside the space between the races, e.g. end faces or bore of inner ring
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a roller bearing, wherein the roller bearing has a bearing outer ring with at least two raceways for at least two rows of rolling elements and at least one bearing inner ring, wherein the bearing outer ring, a flange is formed, which is provided with a number in Lagerachscardi extending bores, wherein fasteners, in particular studs, are insertable through the bores to attach the bearing outer ring by means of the flange on an attachment.
  • Bearing arrangements using said roller bearings are used for example as a double-row tapered roller bearings in the storage of hubs used.
  • the inner ring is arranged in this case, for example, on a shaft part; the outer ring is rotatably connected to the hub.
  • a flange portion of the bearing outer ring is used, wherein the connection between the flange portion and the wheel hub is made by anchoring a number of stud bolts in the flange portion whose threaded portions project toward the wheel hub.
  • the wheel hub can then on the protruding threaded portions of the studs are attached and fixed with nuts.
  • wheel heads without wheel adapter can be screwed with their circle directly to the wheel bearing unit in this way.
  • the invention is based on the A u fa g a b e, to propose a method for producing a rolling bearing, with an optimal geometric design of the bearing outer ring is possible and also sufficiently long studs can be used, if this is actually no longer possible due to the geometry of the bearing ring.
  • the solution to this problem by the invention is characterized in that the proposed method comprises the following steps: a) preforming the bearing outer ring, wherein one of the raceways and the flange portion are made substantially to the final contour and wherein the at least one further career exhibiting portion of the bearing outer ring remains in a preform stage, in which the insertion of the fasteners is made possible in the holes; b) inserting the fasteners into the holes of
  • the preforming of the bearing outer ring according to step a) is preferably carried out by turning.
  • the radial deformation of the at least one further career having portion according to step c) is usually a radial expansion.
  • the radial deformation of the portion of the bearing outer ring is preferably carried out after the section has been heated.
  • the fastening elements are preferably designed as stud bolts; These may have a cylindrical portion which is tolerated with a press fit to the bore in the flange portion.
  • the rolling bearing is preferably designed as a double-row tapered roller bearing.
  • the length of the fasteners is preferably chosen so large that the insertion of the fasteners in the holes of the flange is no longer possible at fully formed bearing outer ring. Accordingly, no dismantling of the fasteners is then possible; These are captive connected to the bearing outer ring.
  • the flange portion is preferably arranged at an axial end of the bearing outer ring. Furthermore, it is preferably provided that one of the raceways of the bearing outer ring is arranged in the axial region of the flange portion.
  • the storage is thus characterized by a weight optimization, with regard to the attachment by means of studs no restrictions must be accepted.
  • Fig. 1 shows the radial section through a bearing outer ring of a double row
  • Fig. 2 shows the radial section through the finished tapered roller bearing.
  • a finished tapered roller bearing 1 is outlined, which is designed as a double-row bearing.
  • the bearing outer ring 2 of the bearing is integrally formed and has two raceways 3 and 4, which are each designed for starting a row of rolling elements 5 and 6 respectively. After assembly of the two rows Wälz- body 5, 6 in a conventional manner on the bearing inner rings 7 and 8, these preassembled units are connected to the bearing outer ring 3 to move the rolling bearing 1 in its operating condition.
  • the bearing outer ring 2 has a flange portion 9, which is provided with bores 10 which point in the direction of the bearing axis direction a.
  • fasteners 11 are used in the form of studs in the manner outlined, d. H. the studs protrude with a threaded portion in the direction of a mounting part 14, which is not shown in detail, and in the exemplary embodiment is a wheel hub.
  • the wheel hub 14 can accordingly be plugged onto the threaded portions of the stud bolts 11 and then fixed by means (not shown) nuts.
  • the studs 11 sit sufficiently firmly in the flange portion 9, they have a cylindrical portion 13 which is tolerated so to the diameter of the holes 10 that sit after pressing in the direction of Lagerachscardi a the studs 11 with press fit in the flange portion 9.
  • the stud bolts have a length L which, in the present case, is required for a sufficient fixing of the wheel hub 14. Due to the resulting geometry of the bearing outer around 2, ie due to the radial widening in the axial end portions of the bearing outer ring 2 due to the tapered raceways 3 and 4, there is a maximum available length L 0 , which is not sufficient to mount the stud bolts 11.
  • the head of the stud bolt 11 is shown in dashed lines in Fig. 2 in the maximum possible end position (with the resulting maximum available length L 0 ). It can be seen that in this way the assembly of the stud bolt 11 can not be done.
  • the bearing outer ring 2 is first preformed, which is preferably done by turning.
  • the resulting after this first step bearing outer ring is outlined in Fig. 1.
  • the one raceway 3 and the flange portion 9 are already finished (apart from a grinding of the raceway 3).
  • the raceway 3 and the flange portion 9 thus already essentially have their final contour.
  • a portion 12 is present, which has the second track 4, wherein this portion is still in a preforming stage.
  • Fig. 1 shows the state when this has been done. Subsequently, a radial widening of the section 12 from the position sketched in FIG. 1 into the position according to FIG. 2 takes place. The section 12 is therefore transferred by radial expansion into its final shape stage. Thus, the dimension L 0 is prepared in which the already mounted studs are no longer disassembled.
  • the section 12 is heated, preferably by induction.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagers (1), wobei das Wälzlager (1) einen Lageraußenring (2) mit zwei Laufbahnen (3, 4) für zwei Reihen Wälzkörper (5, 6) und mindestens einen Lagerinnenring (7, 8) aufweist, wobei am Lageraußenring (2) ein Flanschabschnitt (9) angeformt ist, der mit einer Anzahl sich in Lagerachsrichtung (a) erstreckender Bohrungen (10) versehen ist, wobei Befestigungselemente (11) durch die Bohrungen (10) einführbar sind, um den Lageraußenring (2) mittels des Flanschabschnitts (9) an einem Anbauteil (14) zu befestigen. Um eine leichtgewichtige Lagerung beim Einsatz langer Stehbolzen zu realisieren, sieht das Verfahren die Schritte vor: a) Vorformen des Lageraußenrings (2), wobei eine der Laufbahnen (3) und der Flanschabschnitt (9) auf Endkontur gefertigt werden und wobei ein die eine weitere Laufbahn (4) aufweisender Abschnitt (12) des Lageraußenrings (2) in einem Vorformstadium verbleibt, in dem das Einstecken der Befestigungselemente (11) in die Bohrungen (10) ermöglicht wird; b) Einstecken der Befestigungselemente (11) in die Bohrungen (10); c) Radiales Verformen des die eine weitere Laufbahn (4) aufweisender Abschnitts (12) des Lageraußenrings (2) in sein endgültiges Formstadium.

Description

B e s c h r e i b u n g
Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagers, wobei das Wälzlager einen Lageraußenring mit mindestens zwei Laufbahnen für mindestens zwei Reihen Wälzkörper und mindestens einen Lagerinnenring aufweist, wobei am Lageraußenring ein Flanschabschnitt angeformt ist, der mit einer Anzahl sich in Lagerachsrichtung erstreckender Bohrungen versehen ist, wobei Befestigungselemente, insbesondere Stehbolzen, durch die Bohrungen einführbar sind, um den Lageraußenring mittels des Flanschabschnitts an einem Anbauteil zu befestigen.
Lageranordnungen unter Einsatz der genannten Wälzlager kommen beispielsweise als zweireihige Kegelrollenlager bei der Lagerung von Radnaben zum Einsatz. Der Innenring ist in diesem Falle beispielsweise auf einem Wellenteil angeordnet; der Außenring ist mit der Radnabe drehfest verbunden. Für die Verbindung zwischen Lageraußenring und Radnabe wird ein Flanschabschnitt des Lageraußenrings eingesetzt, wobei die Verbindung zwischen dem Flanschabschnitt und der Radnabe dadurch hergestellt wird, dass eine Anzahl von Stehbolzen im Flanschabschnitt verankert wird, deren Gewindeabschnitte in Richtung Radnabe hervorstehen. Die Radnabe kann dann auf die hervorstehenden Gewindeabschnitte der Stehbolzen aufgesteckt und mit Muttern fixiert werden.
Insbesondere bei Trailerachsen können auf diese Weise Radköpfe ohne Radadapter mit ihrem Teilkreis direkt an die Radlagereinheit angeschraubt werden.
In vielen Fällen ist es dabei problemlos möglich, die Stehbolzen von der von der Radnabe abgewandten Seite des Flanschabschnitts durch dessen Bohrungen hindurchzustecken, so dass sie in Richtung Radnabe zwecks Verschrau- bung hervorragen.
Problematisch wird es diesbezüglich, wenn eine möglichst leichtgewichtige Lösung angestrebt wird, bei der zwecks Gewichtsoptimierung eine bestmögliche Ausgestaltung der Geometrie des Lageraußenrings angestrebt wird. Wenn in diesem Falle relativ lange Stehbolzen zwecks Fixierung der Radnabe benötigt werden, kann es aufgrund der Geometrie des Lageraußenrings - bedingt durch die beiden Laufbahnen für zwei Kegelrollensätze - zur Situation kommen, in denen die Stehbolzen nicht mehr montiert, d. h. eingesteckt werden können.
Der Erfindung liegt die A u f g a b e zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagers vorzuschlagen, mit dem eine optimale geometrische Auslegung des Lageraußenrings möglich ist und auch dann hinreichend lange Stehbolzen eingesetzt werden können, wenn dies aufgrund der Geometrie des Lagerrings eigentlich nicht mehr möglich ist.
Die L ö s u n g dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das vorgeschlagene Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Vorformen des Lageraußenrings, wobei eine der Laufbahnen und der Flanschabschnitt im wesentlichen auf Endkontur gefertigt werden und wobei ein die mindestens eine weitere Laufbahn aufweisender Abschnitt des Lageraußenrings in einem Vorformstadium verbleibt, in dem das Einstecken der Befestigungselemente in die Bohrungen ermöglicht wird; b) Einstecken der Befestigungselemente in die Bohrungen des
Flanschabschnitts; c) Radiales Verformen des die mindestens eine weitere Laufbahn aufweisender Abschnitts des Lageraußenrings in sein endgültiges Formstadium.
Das Vorformen des Lageraußenrings gemäß Schritt a) erfolgt dabei bevorzugt durch Drehen.
Das radiale Verformen des mindestens eine weitere Laufbahn aufweisenden Abschnitts gemäß Schritt c) ist zumeist ein radiales Aufweiten.
Das radiale Verformen des Abschnitts des Lageraußenrings erfolgt dabei bevorzugt, nachdem der Abschnitt erhitzt worden ist. Hierfür bietet sich insbesondere die Erhitzung durch Induktion an.
Die Befestigungselemente sind bevorzugt als Stehbolzen ausgebildet; diese können einen zylindrischen Abschnitt aufweisen, der mit Presspassung zur Bohrung im Flanschabschnitt toleriert ist. Das Wälzlager ist bevorzugt als zweireihiges Kegelrollenlager ausgebildet.
Die Länge der Befestigungselemente ist bevorzugt so groß gewählt, dass das Einstecken der Befestigungselemente in die Bohrungen des Flanschabschnitts bei fertig ausgeformtem Lageraußenring nicht mehr möglich ist. Dementsprechend ist dann auch keine Demontage der Befestigungselemente mehr möglich; diese sind verliersicher mit dem Lageraußenring verbunden.
Der Flanschabschnitt ist bevorzugt an einem axialen Ende des Lageraußenrings angeordnet. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass im axialen Bereich des Flanschabschnitts eine der Laufbahnen des Lageraußenrings angeordnet ist.
Mit der vorgeschlagenen Lösung wird es möglich, eine leichtgewichtige Lagerung bereitzustellen, die einen geschmiedeten Lageraußenring einsetzt, der problemlos mit langen Stehbolzen ausgestattet werden kann.
Die Lagerung zeichnet sich also durch eine gewichtsmäßige Optimierung aus, wobei hinsichtlich der Befestigung mittels Stehbolzen keine Einschränkungen hingenommen werden müssen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 den Radialschnitt durch einen Lageraußenring eines zweireihigen
Kegelrollenlagers mit montierten Stehbolzen zur Befestigung eines Anbauteils in Form einer Radnabe während eines frühen Fertigungsstadiums und Fig. 2 den Radialschnitt durch die fertig hergestellte Kegelrollenlagerung.
In Fig. 2 ist ein fertiges Kegelrollenlager 1 skizziert, das als zweireihiges Lager ausgebildet ist. Der Lageraußenring 2 des Lagers ist einstückig ausgebildet und hat zwei Laufbahnen 3 und 4, die zum Anlauf je einer Wälzkörperreihe 5 bzw. 6 ausgebildet sind. Nach der Montage der beiden Reihen Wälz- körper 5, 6 in an sich bekannter Weise auf den Lagerinnenringen 7 und 8 werden diese vormontierten Einheiten mit dem Lageraußenring 3 verbunden, um das Wälzlager 1 in seinen Betriebszustand zu versetzen.
An seinem linken axialen Ende weist der Lageraußenring 2 einen Flanschabschnitt 9 auf, der mit Bohrungen 10 versehen ist, die in Richtung der Lagerachsrichtung a weisen. Durch diese Bohrungen 10 sind Befestigungselemente 11 in Form von Stehbolzen eingesetzt und zwar in der skizzierten Art, d. h. die Stehbolzen ragen mit einem Gewindeabschnitt in Richtung auf ein Anbau- teil 14 zu, das nicht näher dargestellt ist, und im Ausführungsbeispiel eine Radnabe ist. Die Radnabe 14 kann demgemäß auf die Gewindeabschnitte der Stehbolzen 11 aufgesteckt und dann mittels (nicht dargestellter) Muttern fixiert werden.
Damit die Stehbolzen 11 hinreichend fest im Flanschabschnitt 9 sitzen, weisen sie einen zylindrischen Abschnitt 13 auf, der so zum Durchmesser der Bohrungen 10 toleriert ist, dass nach dem Einpressen in Richtung der Lagerachsrichtung a die Stehbolzen 11 mit Presspassung im Flanschabschnitt 9 sitzen.
In Fig. 2 ist noch folgendes zu erkennen: Die Stehbolzen weisen eine Länge L auf, die im vorliegenden Fall für eine ausreichende Festlegung der Radnabe 14 benötigt wird. Aufgrund der sich ergebenden Geometrie des Lageraußen- rings 2, d. h. aufgrund der radialen Aufweitungen in den axialen Endbereichen des Lageraußenrings 2 infolge der kegelförmigen Laufbahnen 3 und 4, ergibt sich eine maximale verfügbare Länge L0, die nicht ausreichend ist, die Stehbolzen 11 zu montieren. Der Kopf des Stehbolzens 11 ist in Fig. 2 in der maximal möglichen Endlage gestrichelt eingezeichnet (mit der sich ergebenden maximal verfügbaren Länge L0). Es ist zu erkennen, dass auf diese Weise die Montage des Stehbolzens 11 nicht erfolgen kann.
Um die Wälzlagerung 1 dennoch herzustellen, wird erfindungsgemäß wie folgt vorgegangen:
In einem ersten Verfahrensstadium wird zunächst der Lageraußenrings 2 vorgeformt, was bevorzugt durch Drehen erfolgt. Der sich nach diesem ersten Schritt ergebende Lageraußenring ist in Fig. 1 skizziert. Dabei sind die eine Laufbahn 3 und der Flanschabschnitt 9 bereits fertig hergestellt (abgesehen von einer Schleifbearbeitung der Laufbahn 3). Die Laufbahn 3 und der Flanschabschnitt 9 weisen also bereits im Wesentlichen ihre Endkontur auf. Im rechten Bereich des Lageraußenrings 2 ist ein Abschnitt 12 vorhanden, der die zweite Laufbahn 4 aufweist, wobei sich dieser Abschnitt noch in einem Vorformstadium befindet.
Wie in Fig. 1 zu sehen ist, besteht in diesem Vorformstadium des Abschnitts 12 die problemlose Möglichkeit, auch lange Stehbolzen 11 in die Bohrungen
10 des Flanschabschnitts 9 einzustecken, da der sich noch weitgehend in Lagerachsrichtung a erstreckende Abschnitt 12 kein Hindernis für das Einstecken der Stehbolzen 11 darstellt. Demgemäß werden nunmehr die Stehbolzen
11 montiert; Fig. 1 zeigt den Zustand, wenn dies erfolgt ist. Anschließend erfolgt ein radiales Aufweiten des Abschnitts 12 von der in Fig. 1 skizzierten Position in die Position gemäß Fig. 2. Der Abschnitt 12 wird also durch radiales Aufweiten in sein endgültiges Formstadium überführt. Damit wird das Maß L0 hergestellt, in dem die bereits montierten Stehbolzen nicht mehr demontierbar sind.
Zum radialen Aufweiten wird der Abschnitt 12 erhitzt, bevorzugt durch Induktion.
Folglich wird es bei gewichtsoptimierter Auslegung des Lageraußenrings 2 möglich, auch lange Stehbolzen 11 einzusetzen, ohne diesbezüglich Beschränkungen hinsichtlich der Länge der Bolzen hinnehmen zu müssen.
Bezugszeichenliste
1 Wälzlager (Kegelrollenlager)
2 Lageraußenring
3 Laufbahn
4 Laufbahn
5 Wälzkörper-Reihe
6 Wälzkörper-Reihe
7 Lagerinnenring
8 Lagerinnenring
9 Flanschabschnitt
10 Bohrung
11 Befestigungselement (Stehbolzen)
12 Abschnitt des Lageraußenrings
13 zylindrischer Abschnitt
14 Anbauteil (Radnabe)
Lagerachsrichtung
L Länge des Stehbolzens
L0 verfügbare Länge

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagers
1. Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagers (1), wobei das Wälzlager (1) einen Lageraußenring (2) mit mindestens zwei Laufbahnen (3, 4) für mindestens zwei Reihen Wälzkörper (5, 6) und mindestens einen Lagerinnenring (7, 8) aufweist, wobei am Lageraußenring (2) ein Flanschabschnitt (9) angeformt ist, der mit einer Anzahl sich in Lagerachsrichtung (a) erstreckender Bohrungen (10) versehen ist, wobei Befestigungselemente (11), insbesondere Stehbolzen, durch die Bohrungen (10) einführbar sind, um den Lageraußenring (2) mittels des Flanschabschnitts (9) an einem Anbauteil (14) zu befestigen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte umfasst: a) Vorformen des Lageraußenrings (2), wobei eine der Laufbahnen (3) und der Flanschabschnitt (9) im wesentlichen auf Endkontur gefertigt werden und wobei ein die mindestens eine weitere Laufbahn (4) aufweisender Abschnitt (12) des Lageraußenrings (2) in einem Vor- formstadium verbleibt, in dem das Einstecken der Befestigungselemente (11) in die Bohrungen (10) ermöglicht wird; b) Einstecken der Befestigungselemente (11) in die Bohrungen (10) des Flanschabschnitts (9); c) Radiales Verformen des die mindestens eine weitere Laufbahn (4) aufweisender Abschnitts (12) des Lageraußenrings (2) in sein endgültiges Formstadium.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorformen des Lageraußenrings (2) gemäß Schritt a) von Anspruch 1 durch Drehen erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das radiale Verformen des mindestens eine weitere Laufbahn (4) aufweisenden Abschnitts (12) gemäß Schritt c) von Anspruch 1 ein radiales Aufweiten ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das radiale Verformen des Abschnitts (12) des Lageraußenrings (2) erfolgt, nachdem der Abschnitt (12) erhitzt worden ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzung durch Induktion erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (11) als Stehbolzen ausgebildet sind und einen zylindrischen Abschnitt (13) aufweisen, der mit Presspassung zur Bohrung (10) im Flanschabschnitt (9) toleriert ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager als zweireihiges Kegelrollenlager ausgebildet ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L) der Befestigungselemente (11) so groß gewählt ist, dass das Einstecken der Befestigungselemente (11) in die Bohrungen (10) des Flanschabschnitts (9) bei fertig ausgeformtem Lageraußenring (2) nicht möglich ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschabschnitt (9) an einem axialen Ende des Lageraußenrings (2) angeordnet ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im axialen Bereich des Flanschabschnitts (9) eine der Laufbahnen (3) des Lageraußenrings (2) angeordnet ist.
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