DE10007437B4

DE10007437B4 - Verfahren zur Fixierung wenigstens eines Lagers in einer Lageraufnahme und damit hergestellte Lageranordnung

Info

Publication number: DE10007437B4
Application number: DE10007437.5A
Authority: DE
Inventors: Helmut Hauck; Burkhard Buchheim; Berthold Beyfuss; Peter Horling
Original assignee: SKF GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 2000-02-18
Filing date: 2000-02-18
Publication date: 2016-07-07
Anticipated expiration: 2020-02-19
Also published as: GB2359346B; DE10007437A1; FR2805319B1; ITTO20010043A1; FR2805319A1; US20010022871A1; US6652150B2; GB0103426D0; GB2359346A; ITTO20010043A0

Abstract

Verfahren zur Fixierung wenigstens eines Lagers (2) in einer Lageraufnahme (1), die wenigstens eine Vertiefung (8) zur Aufnahme des Lagers (2) aufweist, in der das Lager (2) angeordnet wird, wobei – vor oder nach dem Anordnen des Lagers (2) in der Vertiefung (8) der Lageraufnahme (1) ein in axialer Richtung wirkendes elastisches Element (14) so auf eine am Außendurchmesser des Lagers (2) umlaufende Schulter (13) aufgebracht wird, dass sich das elastische Element (14) in einer ersten axialen Richtung auf das Lager (2) abstützt und – nach dem Anordnen des Lagers (2) in der Vertiefung (8) der Lageraufnahme (1) ein Teilbereich der Lageraufnahme (1), so verformt wird, dass durch die Verformung verdrängtes Material (12) der Lageraufnahme (1) das elastische Element (14) in einer zur ersten axialen Richtung entgegengesetzten zweiten axialen Richtung abstützt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fixierung eines Lagers in einer Lageraufnahme und eine Lageranordnung bestehend aus einer Lageraufnahme und wenigstens einem Lager.
Aus der DE2332196A ist ein vorgespanntes Wälzlager bekannt, das eine Vorspanneinrichtung mit wenigstens einem im Wesentlichen inkompressiblen Federring aufweist.
Die DE4117334A1 offenbart eine Lageranordnung für die angetriebenen Räder eines Kraftfahrzeuges, wobei zur axialen Fixierung des Außenlaufrings des Lagers ein in eine Sicherungsringnut im Gehäuse eingreifender Sicherungsring vorgesehen ist.
Die FR2273947A offenbart einen Rotationsmotor einer Brennkraftmaschine mit 2 Rotoren und 2 Hohlräumen.
Aus der DE 198 05 237 ist es bereits bekannt, Lager in eine Lageraufnahme einzubringen und durch Verformen des Materials auf der Stirnseite der Lageraufnahme zu fixieren. Das verformte Material überdeckt einen im Bereich der Stirnfläche der Lager-Außenringe umlaufenden Schulterbereich und stellt somit eine formschlüssige Verbindung zwischen den Lagern und der Lageraufnahme her.
Obwohl mit der bekannten Anordnung bereits sehr gute Ergebnisse erzielt werden, besteht Bedarf für eine Fixierung eines oder mehrerer Lager in einer Lageraufnahme, die auch für extreme Belastungen ausgelegt ist.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Fixierung wenigstens eines Lagers in einer Lageraufnahme derart auszubilden, dass sie höchsten axialen Belastungen dauerhaft Stand hält.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombinationen der Ansprüche 1 und 6 gelöst.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Fixierung des Lagers in der Lageraufnahme unter Zuhilfenahme einer Formschluss-Verbindung, die durch ein Verformen des Materials der Lageraufnahme zustande kommt. Die derart hergestellte Formschluss-Verbindung ist allerdings nur bis zu einer bestimmten Maximallast stabil. Wird diese Maximallast überschritten, so kommt es zu einer Verformung des die Formschluss-Verbindung bildenden Materials. Je nach Höhe und Einwirkungsdauer bzw. -häufigkeit der Last ist eine Beschädigung oder gar Zerstörung der Formschluss-Verbindung die Folge. Um die negativen Auswirkungen insbesondere impulsartiger Lastspitzen, die beispielsweise bei Lastwechseln auftreten, abzumildern, wird das Material der Lageraufnahme beim Verformungsprozess erfindungsgemäß nicht direkt gegen die Schulter des Außenrings gepresst, sondern gegen ein dazwischen angeordnetes elastisches Element. Das elastische Element federt die Lastspitzen ab und verhindert damit eine unzulässig hohe Beanspruchung der Formschluss-Verbindung und ein damit einher gehendes vorzeitiges Ermüden des Materials. Das in axialer Richtung wirkende elastische Element wird vor oder nach dem Anordnen des Lagers in einer Vertiefung der Lageraufnahme so auf eine am Außendurchmesser des Lagers umlaufende Schulter aufgebracht, dass sich das elastische Element in einer ersten axialen Richtung auf das Lager abstützt. Nach dem Anordnen des Lagers in der Vertiefung der Lageraufnahme wird ein Teilbereich der Lageraufnahme, so verformt, dass durch die Verformung verdrängtes Material der Lageraufnahme das elastische Element in einer zur ersten axialen Richtung entgegengesetzten zweiten axialen Richtung abstützt.
Die Erfindung hat somit den Vorteil, dass die Fixierung des Lagers in der Lageraufnahme auch nach einer Vielzahl von Lastwechseln noch zuverlässig gewährleistet ist. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Lager in axialer Richtung mit Hilfe des elastischen Elements mit einer vorgebbaren Kraft eingespannt werden kann. Schließlich ist es noch vorteilhaft, dass durch das elastische Element in gewissen Grenzen Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschrieben.
Es zeigen
1 die erfindungsgemäße Lageranordnung in Aufsicht,
2 einen entlang der Linie AB geführten Schnitt durch die Lageranordnung aus 1 und,
3 einen vergrößerten Ausschnitt der 2.
1 zeigt die erfindungsgemäße Lageranordnung in Aufsicht. In der dargestellten Ausführungsform sind in eine Lageraufnahme 1 zwei Lager 2 eingebracht. Die Lager 2 bestehen jeweils aus einem Innenring 3, einem Außenring 4 und zwischen Innenring 3 und Außenring 4 angeordneten kugelförmigen Wälzkörpern 5. Die Lageraufnahme 1 weist eine Reihe von Bohrungen 6 auf, die der Befestigung in einer dafür vorgesehenen Einbauumgebung dienen.
2 zeigt einen entlang der Linie AB geführten Schnitt durch die Lageranordnung aus 1. Die Lageraufnahme 2 besteht aus einem plattenförmigen Blechteil 7, an das zwei zylinderförmige Vertiefungen 8 angeformt sind, die sich senkrecht zur Plattenebene erstrecken. In einem Bereich zwischen den beiden Lagern 2 ist die Wandstärke der Mantelflächen der zylinderförmigen Vertiefungen 8 bis auf Null reduziert, so dass zwischen den beiden Lagern 2 lediglich ein am Boden der Vertiefungen 8 angeordneter Steg 10 verbleibt.
Die zylinderförmigen Vertiefungen 8 können beispielsweise mittels eines Tiefziehverfahrens hergestellt werden, wobei die Bodenflächen der zylinderförmigen Vertiefungen 8 jeweils durch Ausstanzen bis auf einen den Mantelflächen der zylinderförmigen Vertiefungen 8 unmittelbar benachbarten ringförmigen Abschnitt 9 entfernt werden. Die ringförmigen Abschnitte 9 dienen als Anschlagflächen für die Außenringe 4 der Lager 2. Hierzu sind die Außenringe 4 mit je einer ringförmig umlaufenden unteren Schulter 11 versehen, die auf dem entsprechenden ringförmigen Abschnitt 9 aufliegt.
3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der 2. Bei der Platzierung der Lager 2 in der Lageraufnahme 1 werden die Lager 2 in die zylinderförmigen Vertiefungen 8 der Lageraufnahme 1 eingeführt, bis die unteren Schultern 11 der Außenringe 4 an den ringförmigen Abschnitten 9 der Lageraufnahme 1 anliegen. Zur dauerhaften Fixierung der Lager 2 in der Lageraufnahme 1 wird die Lageraufnahme 1 derart verformt, dass es zu einer Überdeckung von verdrängtem Material 12 mit einer oberen Schulter 13 der Außenringe 4 und damit zu einer Formschluss-Verbindung kommt. Um die Belastbarkeit und Lebensdauer der Formschluss-Verbindung zu erhöhen, ist ein elastisches Element 14 auf der oberen Schulter 13 der Außenringe 4 aufgebracht. Für die Aufbringung des elastischen Elements 14 auf die obere Schulter 13 stehen eine Reihe verschiedener Verfahren zur Verfügung.
Bei einer ersten Verfahrensvariante wird ein in fester Form vorliegendes elastisches Element 14 eingesetzt, das beispielsweise aus Metall oder Kunststoff, insbesondere Elastomer-Material gefertigt sein kann und in Form einer Tellerfeder ausgebildet sein kann. Dieses elastische Element 14 wird auf die obere Schulter 13 des Außenrings 4 des Lagers 2 aufgezogen. Je nach den vorliegenden verfahrenstechnischen Möglichkeiten kann das Aufziehen des elastischen Elements 14 vor oder nach dem Platzieren des Lagers 2 in der Lageraufnahme 1 erfolgen. Für das Aufziehen des elastischen Elements 14 auf den jeweiligen Außenring 4 kann auch ein Kombinationswerkzeug verwendet werden, das zusätzlich als Pressstempel zur Herstellung der Formschluss-Verbindung eingesetzt werden kann. Die Form des verwendeten elastischen Elements 14 hängt von der Anzahl und der Anordnung der Lager 2 in der Lageraufnahme 1 ab. Für das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel eignet sich ein elastisches Element 14, das die Form einer Acht besitzt, wobei die Acht im Bereich der Berührung der beiden die Acht bildenden Kreise unterbrochen sein kann. Alternativ dazu können auch zwei elastische Elemente 14 eingesetzt werden, die jeweils ringförmig ausgebildet sind. Die Ringe können jeweils unterbrochen sein.
Bei einer weiteren Verfahrensvariante werden Außenringe 4 verwendet, auf deren obere Schultern 13 das elastische Element 14 in flüssiger oder pastöser Form aufgetragen und anschließend ausgehärtet wurde. Ebenso ist es auch möglich, das elastische Element 14 auf die oberen Schultern 13 aufzuvulkanisieren. Die Lager 2 mit den derart vorbehandelten Außenringen 4 werden in die Lageraufnahme 1 eingesetzt und anschließend wird die bereits beschriebene Formschluss-Verbindung hergestellt.
Desweiteren kann das elastische Element 14 in flüssiger oder pastöser Form auch dann auf die oberen Schultern 13 der Außenringe 4 aufgebracht werden, wenn die Lager 2 bereits in der Lageraufnahme 1 platziert sind. Bei dieser Vorgehensweise kann auf Hilfsmittel, die ein Wegfliesen des elastischen Elements 14 verhindern weitgehend verzichtet werden, da diese Funktionen von den Außenringen 4 und der Lageraufnahme 1 übernommen wird. Je nach verwendetem Material des elastischen Elements 14 und gewünschtem Effekt erfolgt die Herstellung der Formschluss-Verbindung bereits vor oder erst nach dem Aushärten des elastischen Elements 14.
Bei den vorstehend beschriebenen Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das elastische Element 14 auf die oberen Schultern 13 der Außenringe 4 aufgebracht, bevor die Formschluss-Verbindung durch Umformen der Lageraufnahme 1 hergestellt wurde. Es ist jedoch auch möglich, diese Reihenfolge umzukehren. Dann muss das elastische Element 14 allerdings so ausgebildet sein, dass ein nachträgliches Einbringen in den Zwischenraum zwischen den oberen Schultern 13 der Außenringe 4 und dem verdrängtem Material 12 der Lageraufnahme 1 möglich ist. Bei dieser Ausführungsvariante werden daher bevorzugt elastische Elemente 14 eingesetzt, die in flüssiger Form vorliegen und nach dem Einbringen in den Zwischenraum aushärten. Auch bei dieser Variante ist es möglich, eine axiale Vorspannung einzustellen, wenn man für das elastische Element 14 ein Material verwendet, das beim Aushärten eine Volumenzunahme erfährt. Neben der explizit beschriebenen Lageraufnahme 1 für zwei Lager 2 bezieht sich die Erfindung in gleicher Weise auch auf Lageraufnahmen 1, die für eine andere Zahl von Lagern 2 ausgelegt sind.
Desweiteren kann die erfindungsgemäße Lageranordnung statt der in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Kugellager auch andere Wälzlager wie Zylinderrollenlager oder Kegelrollenlager und darüber hinaus auch Gleitlager aufweisen.
Bezugszeichenliste

1: Lageraufnahme
2: Lager
3: Innenring
4: Außenring
5: Wälzkörper
6: Bohrungen
7: Blechteil
8: Vertiefung
9: ringförmige Abschnitte
10: Steg
11: untere Schulter
12: verdrängtes Material
13: obere Schulter
14: elastisches Element

Claims

Verfahren zur Fixierung wenigstens eines Lagers (2) in einer Lageraufnahme (1), die wenigstens eine Vertiefung (8) zur Aufnahme des Lagers (2) aufweist, in der das Lager (2) angeordnet wird, wobei – vor oder nach dem Anordnen des Lagers (2) in der Vertiefung (8) der Lageraufnahme (1) ein in axialer Richtung wirkendes elastisches Element (14) so auf eine am Außendurchmesser des Lagers (2) umlaufende Schulter (13) aufgebracht wird, dass sich das elastische Element (14) in einer ersten axialen Richtung auf das Lager (2) abstützt und – nach dem Anordnen des Lagers (2) in der Vertiefung (8) der Lageraufnahme (1) ein Teilbereich der Lageraufnahme (1), so verformt wird, dass durch die Verformung verdrängtes Material (12) der Lageraufnahme (1) das elastische Element (14) in einer zur ersten axialen Richtung entgegengesetzten zweiten axialen Richtung abstützt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das durch die Verformung verdrängte Material (12) der Lageraufnahme (1) so stark gegen das elastische Element (14) gepresst wird, dass sich eine vorgebbare Vorspannung einstellt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (14) als Formkörper auf das wenigstens eine Lager (2) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (14) in flüssiger oder pastöser Form auf das wenigstens eine Lager (2) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (14) auf das wenigstens eine Lager (2) aufvulkanisiert wird.
Lageranordnung bestehend aus einer Lageraufnahme (1) mit wenigstens einer Vertiefung (8), in der ein Lager (2) angeordnet ist, wobei – sich die Lageraufnahme (1) und das Lager (2) derart überdecken, dass das Lager (2) in axialer Richtung formschlüssig mit der Lageraufnahme (1) verbunden ist, – das Lager (2) eine an seinem Außendurchmesser umlaufende Schulter (13) zur Aufnahme eines elastischen Elements (14) aufweist, – das elastische Element (14) sich in einer ersten axialen Richtung auf die Schulter (13) des Lagers (2) abstützt und in einer zweiten axialen Richtung, die zur ersten axialen Richtung entgegengesetzt ist, auf durch eine Verformung der Lageraufnahme (1) verdrängtes Material (12) der Lageraufnahme (1) abstützt.
Lageranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (14) ringförmig ausgebildet ist.
Lageranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (14) in Form einer Acht ausgebildet ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (14) aus Metall oder Kunststoff, insbesondere Elastomermaterial gefertigt ist.