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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung befassen sich mit einer Wälzlageranordnung sowie mit einem Verfahren zur Herstellung einer Wälzlageranordnung.
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In einigen Anwendungen werden Wälzlager axial in einem Gehäuse oder an einem anderen Gegenstand fixiert. Dafür wird zumindest ein Lagerring häufig mit einem massiven Flansch ausgebildet bzw. ausgestattet. Das heißt, der Lagerinnenring oder der Lageraußenring weist einen Flansch auf oder ist mit einem solchen verbunden, wobei häufig der betreffende Lagerring und der Flansch aus einem Teil, also einstückig beispielsweise als Schmiedeteil, gefertigt werden. Darüber hinaus sind andere Ausführungsmöglichkeiten bekannt, einen Flansch an einem Lagerring zu befestigen. Beispielsweise wird häufig ein Lagerträger vorgesehen, d. h. ein Lagergehäuse mit einem Flansch, wobei das Wälzlager bzw. der Lagerring des Wälzlagers mit dem Lagergehäuse kraft-, stoff- und/oder formschlüssig verbunden wird. Formschlüssig bedeutet in diesem Zusammenhang, dass eine Verbindung, die eine Relativbewegung der miteinander verbundenen Komponenten in zumindest einer Verbindungsrichtung verhindert, dadurch bewirkt wird, dass die Geometrie der zur Verbindung verwendeten Komponenten derart gewählt wird, dass diese sich in einer Richtung vorzugsweise senkrecht zur Verbindungsrichtung überschneiden, um derart die Bewegung in der Verbindungsrichtung zu verhindern. Kraftschlüssig bedeutet in diesem Zusammenhang, dass eine Verbindung, die eine Relativbewegung der miteinander verbundenen Komponenten in zumindest einer Richtung verhindert, durch eine zwischen den Komponenten senkrecht zur Verbindungsrichtung wirkende Kraft, die beispielsweise zu erhöhten Kohäsions- oder Adhäsionskräften führt, bewirkt wird. Ein Kraftschluss liegt insbesondere so lange vor, wie eine durch die Haftreibung bewirkte Kraft zwischen den Komponenten nicht überschritten wird. Stoffschlüssig bedeutet in diesem Zusammenhang, dass eine Verbindung, die eine Relativbewegung der miteinander verbundenen Komponenten in zumindest einer Richtung verhindert, über atomare oder molekulare Kräfte vermittelt wird. Dabei kann zumindest teilweise eine Vermischung der Materialen der verbundenen Komponenten an einer Grenzfläche erfolgen. Diese muss nicht ausschließlich zwischen den Materialen der verbundenen Komponenten allein erfolgen. Vielmehr kann zusätzlich eine die Vermischung bewirkende oder unterstützende Materialkomponente, beispielsweise in Form eines Klebstoffes oder eines Materials eines Schweißdrahtes vorhanden sein, sodass an der Grenzfläche eine Mehrzahl von Materialen im mikroskopischen Maßstab miteinander vermischt sind.
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Eine der bekannten Möglichkeiten ist, den Lagerring bzw. das Wälzlager mit dem Lagergehäuse durch Umspritzen mit Kunststoff formschlüssig zu verbinden. Die bislang verwendeten Verfahren sind äußerst zeit- und kostenintensiv, da diese aufwändige Bearbeitungen der verwendeten Bauteile erforderlich machen, beispielsweise das Schmieden eines Lagerrings bei einstückigem Bauteil oder die spanende Bearbeitung eines Lagerträgers.
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Die
Japanische Patentanmeldung 2000-074 079 A schlägt eine Wälzlageranordnung mit einem Flansch vor, die aus einem Wälzlager und einem Flanschelement besteht, welches auf einer Außendurchmesserfläche des Wälzlagers montiert ist. Diese Wälzlageranordnung wird hergestellt, indem Befestigungskontaktflächen des Flanschelements mit dem Wälzlager in einem Zustand verbunden werden, in dem das Flanschelement auf der Außendurchmesserfläche des Wälzlagers angeordnet ist.
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Es besteht somit das Bedürfnis, ein Verfahren bereitzustellen, mittels dessen ein Lagerring bzw. ein Wälzlager mit einem Flansch zur axialen Befestigung des Wälzlagers kostengünstig und effizient hergestellt werden kann.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ermöglichen dies, indem an einem Lagerring, beispielsweise an dem Lagerinnenring oder an dem Lageraußenring, eine sich an einem Umfang des Lagerrings angeordnete, sich entlang des Umfangs erstreckende Nut erzeugt wird, in die während des Herstellungsverfahrens durch eine Materialverdrängung eines vorgeformten Flansches ein der Verbindung mit dem Lagerring dienender Flanschabschnitt eingebracht wird. Insbesondere wird der Flansch derart vorgeformt, dass, je nachdem ob der Flansch mit dem Lagerinnenring oder dem Lageraußenring verbunden werden soll, der Flansch an einem radial inneren oder an einem radial äußeren Ende des Flansches einen Flanschabschnitt zum Verbinden mit dem Lagerring aufweist. Während der Herstellung des Wälzlagers bzw. der Wälzlageranordnung wird der bereitgestellte Flansch so bezüglich des Lagerrings ausgerichtet, dass dieser sich in der radialen Richtung angrenzend zu der Nut befindet, also innerhalb oder außerhalb der Nut liegt.
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Anschließend werden der Flansch und der Lagerring relativ zueinander fixiert, woraufhin der Flansch in dem Flanschabschnitt derart verformt wird, dass durch die Verformung ein Material des Flansches verdrängt wird und sich der Flanschabschnitt des Flansches zumindest teilweise in die Nut bewegt. Das heißt, während der Herstellung wird durch Ausüben einer Kraft das Material des Flansches derart verdrängt, dass dieses sich in die Nut bewegt, um dort durch einen Formschluss zu verhindern, dass sich der Flansch nach dem Verformen axial relativ zu dem Lagerring bewegen kann. Somit kann durch das Anfertigen einer einfachen Nut in dem Lagerring sowie durch geeignetes Kaltverformen eines Bleches für den Flansch mittels eines einzigen weiteren Schrittes der Kaltverformung eine Verbindung des Flansches mit dem Lagerring auf kostengünstige Art und Weise hergestellt werden, ohne dass aufwändige spanabhebende Verfahren oder Schmiedeverfahren erforderlich wären. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen wird der Verbindungsbereich, also derjenige Bereich, in den sich nach der Verformung der Erhebung bzw. nach der Verdrängung des Materials der Flansch in die Nut erstreckt, mit einer Vergussmasse vergossen, die zum einen eine zusätzliche Stabilisierung der Verbindung bewirkt und zum anderen eine mögliche elastische Rückdeformation des Materials des Flansches verhindern kann, die möglicherweise dazu führen könnte, dass sich der Flanschabschnitt zumindest teilweise wieder aus der Nut bewegt.
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Gemäß einigen Ausführungsbeispielen weist der Flansch ferner innerhalb des Flanschabschnitts eine sich in einer axialen Richtung aus der Ebene des Flansches heraus erstreckende Erhebung 20 auf, auf die die Kraft zur Verformung und Verdrängung des Materials ausgeübt wird.
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Gemäß einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen wird die Verformung des Flanschabschnitts während des Spritzgussprozesses vorgenommen, d. h. während der Lagerring und der Flansch in einer Spritzgussform oder einem Werkzeug gehalten werden. Dabei kann ohne zusätzlichen Verfahrensschritt zunächst der Lagerring bezüglich dem Flansch mittels einer sich schließenden Spritzgussform fixiert werden. In dieser fixierten Position kann das Material des Flanschabschnitts wie beispielsweise die Erhebung im vorproduzierten Flansch mittels einer bezüglich einer Teilform der Spritzgussform beweglichen Stempelform bzw. einer oder mehrerer bezüglich der Spritzgussform beweglicher Stempel verformt werden. Gemäß einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen wird die Vergussmasse in die Spritzgussform eingespritzt, während die Stempelform noch die Kraft ausübt, sodass beispielsweise möglichen elastischen Rückverformungen auch nach Abheben der Stempelform durch die eingespritzte und ausgehärtete Spritzgussmasse entgegen gewirkt wird. Gemäß einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen wird also die Stempelform bzw. es werden die Stempel- und die Spritzgussform erst nach einem vollständigen Aushärten der Vergussmasse wieder geöffnet.
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Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird die Nut derart bereitgestellt, dass sie entlang des Umfangs vollständig umläuft, sodass eine exakte Justierung des Flansches bzw. der der Verbindung dienenden Flanschabschnitte bezüglich der Nut während der Produktion entfallen kann.
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Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung bestehen der Lagerring und der Flansch jeweils aus einem metallischen Material.
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Der Flanschabschnitt, der der formschlüssigen Verbindung in der axialen Richtung dient und der sich nach der Verformung des Materials des Flansches zumindest teilweise in die Nut erstreckt, kann dabei beliebige Form und Geometrie aufweisen. Beispielsweise können mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilte Zungen sich radial nach innen oder nach außen erstrecken, deren äußere Enden durch die Verformung in die Nut gepresst werden, oder es kann ein vollständig radial umlaufender Flanschabschnitt durch Verdrängung des Materials in die Nut gedrückt werden. Für die derartige Verbindung sind also beliebige Geometrien möglich.
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Mit anderen Worten wird gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ein Lager bzw. ein Lagerring mit einer einfachen Nut hergestellt, sowie ein in Bezug auf die Dimensionierung dazu passender Flansch, der beispielsweise durch reine Stanz- und Umformtechnologien vorgefertigt werden kann. Die beiden Teile werden in ein Spritzgusswerkzeug gelegt. Beim Schließen des Werkzeugs werden der Lagerring und der Flansch relativ zueinander fixiert. Ein spezieller Flanschabschnitt des Blechteils des Flansches, beispielsweise eine Erhebung desselben, der an der einen Seite des Spritzgusswerkzeugs abgestützt ist, wird derart elastisch und/oder plastisch verformt, dass die vorgeformte Kontur bzw. ein Flanschabschnitt des Flansches zumindest partiell formschlüssig in die Nut am Lagerring eingreift. Unter dieser Vorspannung bzw. nach der inelastischen Verformung wird dann in den entstandenen Freiraum ein Verfüllmaterial, beispielsweise ein Kunststoff, eingespritzt. Dabei wird der Hinterschnitt, also der Formschluss des Flanschabschnitts und der Nut gewissermaßen verewigt, sodass nach erfolgter Aushärtung des Spritzgussmaterials auch nach Auseinanderfahren des Spritzgusswerkzeugs bzw. des Werkstücks der Formschluss erhalten bleibt.
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Es versteht sich von selbst, dass neben Kunststoffen auch andere Verfüllmaterialien oder Spritzgussmaterialien verwendet werden können, um die Verbindung zu stabilisieren. Dazu werden vorzugsweise Spritzgießprozesse eingesetzt, es sind aber auch alle anderen bekannten Formprozesse vorstellbar wie beispielsweise Pressprozesse.
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Insbesondere erstreckt sich ein Teil des Verfüllmaterials gemäß einigen Ausführungsbeispielen zumindest teilweise auch in die Nut, sodass mögliche Hinterschneidungen in der Nut bzw. zwischen Nut und Flansch hinterfüllt werden, was zu einer besseren axialen Fixierung der Verbindung bzw. des Formschlusses zwischen Lagerring und Flansch beiträgt.
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Durch dieses Verfahren wird es möglich, standardisierte Wälzlager bzw. Lagerringe auf kostengünstige Art und Weise mittels beliebiger Geometrien von Flanschen zu versehen, was beispielsweise im Sinne eines Baukastensystems dazu genutzt werden kann, beliebigste Anwendungen auf einfache Art und Weise zu ermöglichen. Dabei wird beispielsweise ein sonst erforderliches Einstichschleifen vermieden.
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Darüber hinaus brauchen die Nuten im Ring nicht eng toleriert zu sein, d. h. sowohl die Materialdicke des Flansches als auch die Dicke der Nut brauchen nicht den normalen Anforderungen an eine Passung zu genügen, da durch den Umspritzprozess bzw. die Vergussmasse ein Toleranzausgleich erzielt werden kann. Für das Verfahren kann ein einfacher Flansch aus Blech, der durch herkömmliche Umform-, Stanz- oder Biegeoperationen hergestellt werden kann, verwendet werden. Wird, wie gemäß einigen Ausführungsbeispielen, das Spritzwerkzeug bzw. die Spritzgussform verwendet, um den Formschluss zwischen Flansch und Lagerring zu erzeugen, werden keine zusätzlichen Montageschritte erforderlich. Die axialen Kräfte zwischen Flansch und Lager bzw. Wälzlager können ohne Alterungseinflüsse aufgenommen werden, was beispielsweise verglichen zu Herstellungsverfahren, in denen die Verbindung durch Umspritzen des Lagerrings in einem Lagerträger erfolgt, die Langlebigkeit erheblich verbessern kann. Durch das Herstellungsverfahren können die axialen Kräfte in beide Richtungen aufgenommen werden, da der Hinterschnitt der beiden metallischen Materialien in beiden axialen Richtungen wirkt. Darüber hinaus ist die Anlagefläche am Flansch für die Schraubenbefestigungen des Flansches aus Metall, was im Gegensatz zu vergleichbaren Geometrien mit Kunststofflagerträgern, die durch reines Spritzgießen erzeugt werden, zu einer besseren Bestimmung der Geometrie der Lageranordnung führt, da nach dem Herstellen des Wälzlagers bzw. der Wälzlageranordnung kein Setzen des Kunststoffs mehr erfolgt, auch wenn dieser mit der Kraft einer Schraube beaufschlagt wird.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend, Bezug nehmend auf die beigefügten Figuren, näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Schnittansicht durch ein Rillenkugellager sowie durch einen mit dem Rillenkugellager zu verbindenden Flansch während der Herstellung;
- 2 die Schnittansicht der 1 während des Verfahrens, bei dem eine Materialverdrängung in die Nut stattgefunden hat;
- 3 eine Wälzlageranordnung mit Flansch, hergestellt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 4 die zur Herstellung einer Wälzlageranordnung gemäß einiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erforderlichen vorgefertigten Komponenten;
- 5 ein Ausführungsbeispiel eines Flansches zur Verwendung in dem Herstellungsverfahren;
- 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Flansches;
- 7 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen eines Wälzlagers in schematischer Blockansicht; und
- 8a, b eine Schnittansicht durch ein Rillenkugellager sowie durch einen mit dem Rillenkugellager zu verbindenden Flansch während der Herstellung.
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1 zeigt einen Schnitt durch ein Kugellager 2 sowie durch einen zu dem Kugellager 2 korrespondierenden Flansch 4, der durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens mit dem Kugellager 2 bzw. mit dessen Lageraußenring 6 verbunden wird. Dabei versteht es sich von selbst, dass wenngleich bei dem in 1 gezeigten Beispiel der Flansch 4 mit dem Lageraußenring 6 verbunden wird, ein ähnlicher Flansch auch mit dem Lagerinnenring verbunden werden kann.
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Anhand der 1 und 2 wird nachfolgend ein Herstellungsverfahren illustriert, bei dem die Verbindung zwischen dem Flansch 4 und dem Lageraußenring 6 innerhalb einer Spritzgussform hergestellt wird, die aus einer ersten Spritzgussteilform 8a und einer zweiten Spritzgussteilform 8b besteht. Die Spritzgussteilform 8b weist zusätzlich eine relativ zu dieser bewegliche Stempelform 10 auf, mittels derer während des Herstellungsverfahrens ein Flanschabschnitt 12, der einer Nut 14 in dem Lageraußenring 6 in einer radialen Richtung 16 gegenüberliegt, in die Nut 14 gepresst wird. Zu diesem Zweck weist der Flansch 4 in seiner in 1 dargestellten vorkonfigurierten Form einen Innendurchmesser auf, der geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des Lageraußenrings 6, sodass Flansch 4 und Lageraußenring 6 derart positioniert werden können, dass sich die Nut 14 und der Flanschabschnitt 12 radial einander gegenüber liegen. Um eine Verdrängung des Materials des Flansches bzw. des Flanschabschnitts 12 in dem Bereich der Nut 14 zu ermöglichen, weist der Flansch ferner an einer an den Flanschabschnitt 12 radial angrenzenden Position eine oder mehrere sich in einer axialen Richtung 18 von der ansonsten überwiegend ebenen Geometrie des Flansches 4 erstreckenden Erhebungen 20 bzw. Ausformungen auf.
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Vor einer weiteren Beschreibung des Herstellungsverfahrens sei angemerkt, dass selbstverständlich beliebige andere Typen von Wälzlagern gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung mit einem Flansch versehen werden können. Darüber hinaus versteht es sich, dass auch Lagerringe eines nicht vormontierten Lagers durch Anwendung von weiteren Ausführungsbeispielen des Verfahrens mit Flanschen ausgestattet werden können, sodass das Lager selbst erst in darauf folgenden Prozessschritten fertig vormontiert werden kann.
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2 zeigt, wie ein Hinterschnitt des Materials des Flanschabschnitts 12 mit dem Material des Lageraußenrings 6 hergestellt werden kann, wie also Material des Flanschabschnitts 12 in die Nut 14 verdrängt werden kann. Zu diesem Zweck wird zunächst der Flansch 4 bezüglich des Lageraußenrings 6 fixiert bzw. festgelegt. Vorliegend erfolgt dies durch Zusammenfahren der beiden Spritzgussteilformen 8a und 8b, die den Flansch 4 axial klemmen. Daraufhin wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Erhebung 20 innerhalb des Flanschabschnittes 12 des Flansches derart verformt, dass durch die Verformung der Erhebung 20 ein Material des Flansches verdrängt wird und sich der Flanschabschnitt 12 zumindest teilweise in die Nut 14 bewegt. Das heißt, durch die elastische und/oder inelastische Deformation des Materials des Flansches 4 und durch das Ausüben einer Kraft auf die Erhebung 20 wird der Flansch 4 so verformt, dass sich ein Flanschabschnitt 12 in die Nut 14 bewegt, um den Flansch 4 bezüglich des Lageraußenrings 6 in beiden axialen Richtungen festzulegen.
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Wenngleich bei einer inelastischen Verformung des Flansches 4 eine Verbindung auch ohne Vergussmasse hergestellt werden kann, wird bei dem vorliegend anhand der 1 bis 3 illustrierten Herstellungsverfahren zusätzlich in der in 2 dargestellten Konfiguration ein Verfüllmaterial in den Hohlraum zwischen Flansch 4 und den beiden Spritzgussteilformen 8a und 8b eingebracht, sodass sich nach dem Aushärten des Verfüllmaterials 22 die in 3 dargestellte Konfiguration bzw. Wälzlageranordnung ergibt, bei der in dem Verbindungsbereich, in dem sich der Flanschabschnitt 12 in die Nut 14 erstreckt, ein ausgehärtetes Verfüllmaterial 22 angeordnet ist, das beispielsweise eine elastische Rückdeformation der Erhebung 20 verhindern kann und so die Verbindung zwischen Flansch 4 und Lagerring 6 stabilisiert. Darüber hinaus kann durch eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Flansch 4 und Lageraußenring 6 das Verfüllmaterial 22 die Verbindung weiter stabilisieren. Gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen wird das Verfüllmaterial 22 auch in eine Hinterschneidung der Nut 14 eingebracht, sodass diese, wie in 3 illustriert, den Flansch 4 in der Nut 14 teilweise umgibt, was zu einer Zentrierung des Flansches 4 und zu einer besseren Stabilität der Verbindung führen kann.
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Bezüglich der Verformung der Erhebung 20, wie sie in 2 gezeigt ist, ist noch anzumerken, dass diese entweder, wie vorstehend beschrieben, dadurch erfolgen kann, dass zunächst die beiden Spritzgussteilformen 8a und 8b aufeinander gepresst werden, woraufhin die Stempelform 10 relativ zur zweiten Spritzgussteilform 8b bewegt wird, oder dadurch, dass die Spritzgussteilformen 8b und die Stempelform 10 gemeinsam bewegt werden.
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4 zeigt die oben beschriebenen Komponenten bzw. Bauteile zur Verbesserung der Klarheit erneut in einer Darstellung ohne die Spritzgussformen, sodass die einzelnen Komponenten noch deutlicher sichtbar werden.
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Die 5 und 6 zeigen zwei unterschiedliche Beispiele für Flansche 4, die gemäß Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Verfahren mit Wälzlagern verbunden werden können. Dabei ist, wie auch den Figuren unmittelbar zu entnehmen ist, die grundlegende Geometrie des Flansches völlig frei bestimmbar und an die einzelnen Gegebenheiten anpassbar. So zeigt beispielsweise 5 einen Flansch, bei dem die Flanschabschnitte 12 und die dazugehörigen Erhebungen 20 nicht vollständig um die zentrale Bohrung umlaufen. Vielmehr sind vier äquidistant voneinander beabstandete Flanschabschnitte 12 und Erhebungen 20 vorgesehen, die sich in Form von Zungen radial nach innen erstrecken. Nach Verbinden des Flansches 4 mit dem Lageraußenring kann der Flansch über Befestigungsbohrungen 26a bis 26d axial mit einem Gehäuseteil verbunden werden, sodass das Lager bezüglich des Gehäuseteils fixiert ist. Die Konfiguration der Befestigungsbohrung ist dabei an die jeweiligen geometrischen Gegebenheiten und die erforderliche Festigkeit beliebig anpassbar. So zeigt beispielsweise 6 ein Ausführungsbeispiel mit acht anstatt vier Befestigungsbohrungen. Lediglich zur Verbesserung der Klarheit ist in 5 erneut gestrichelt der Durchmesser 28 des Lageraußenrings 6 dargestellt, der geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser 30 des Flansches bzw. der Flanschabschnitte, die sich nach erfolgreichem Herstellungsverfahren in die Nut erstrecken.
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6 zeigt eine alternative Form für einen Flansch 4 zur Verbindung mit einem Lageraußenring, bei der der Flanschabschnitt radial vollständig und ohne Unterbrechung umläuft, bei der also entlang des gesamten Umfangs einer vollständig umlaufenden Nut 14 Material in die Nut verdrängt wird, was zu einer besonders stabilen Verbindung führen kann. Dabei ist zu bemerken, dass, wenngleich anhand der vorliegenden Ausführungsbeispiele eine Nut in einem Lageraußenring diskutiert wird, die vollständig und ohne Unterbrechung umläuft, sodass auch bei Verwendung eines in 5 gezeigten Ausführungsbeispiels eines Flansches 4 keine relative Justage des Flansches relativ zum Lageraußenring 6 in der Umfangsrichtung erfolgen muss, gemäß alternativen Ausführungsbeispielen die Nut unterbrochen sein kann, sodass entlang des Umfangs beispielsweise mehrere äquidistante Nutabschnitte angeordnet sein können, um beispielsweise einen Flansch der 5 zu unterstützen.
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Zusammengefasst kann das Herstellungsverfahren bzw. die damit erzeugte Lageranordnung dadurch charakterisiert werden, dass ein Lageraußenring 6 mit Nut 14 sowie ein Flansch 4 mit Befestigungselementen bzw. Flanschabschnitten 12 bereitgestellt werden, wobei - im Falle des Erzeugens eines Flansches am Lageraußenring - der Innendurchmesser der Bohrung des Flansches bevorzugt größer ist als der Außendurchmesser des Lagers. Der Flansch 4 wird über den Außenring 6 geschoben und in einer Lage, in der die Nut 14 und die Erhebung 20 einander radial gegenüber stehen, fixiert bzw. justiert.
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Die erste Spritzgusswerkzeughälfte 8a nimmt den Lageraußenring 6 auf und bildet darüber hinaus eine Anlagefläche für den Flansch 4. Die zweite Spritzgusswerkzeughälfte 8b beinhaltet ein Prägeelement 10, das axial verschiebbar im Werkzeug ist. Die zweite Spritzgusswerkzeughälfte 8b fährt unter anderem über die andere Seite des Lageraußenrings und klemmt den Flansch 4. Nachdem die Werkzeughälften 8a und 8b auf Block gefahren sind und somit den Flansch 4 axial klemmen, ist dieser auch radial fixiert. Bei dem Klemmen entsteht eine Kavität für die Kunststoffeinspritzung. Das Prägewerkzeug bzw. die Stempelform 10 fährt heraus und drückt auf das Material innerhalb des Flanschabschnitts. Das Material wird verdrängt und bewegt sich in die Nut 14 des Außenrings 6, sodass sich ein Hinterschnitt bildet, der den Flansch 4 axial bezüglich des Lageraußenrings 6 fixiert. Danach erfolgt eine Kunststoffeinspritzung in die Kavität, wobei das Prägewerkzeug 10 die Axialkraft auf die Erhebung 20 weiter aufrecht erhält. Nach vollständigem Abkühlen bzw. Aushärten des Verfüllmaterials werden die Werkzeughälften 8a und 8b geöffnet, die Verbindung des Flansches 4 mit dem Lager ist fertig gestellt. Dabei kann das Design bzw. die Geometrie des Flansches 4 mit den Befestigungselementen beliebig gewählt werden, abhängig von der gewünschten Anwendung. Insbesondere sind die Form und die Anzahl der Erhebungen 20 bzw. die Form des Flanschabschnitts 12 variabel. Es können beispielsweise Lappen, Prägungen, Noppen oder andere Elemente vorgesehen sein. Gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen bildet der Flansch im Bereich der Umspritzung möglichst Hinterschneidungen, die vom Kunststoff hinterfüllt werden können, was zu einer besseren axialen Fixierung der Verbindung zwischen Kunststoff und Blech führen kann. Das genaue Design bzw. genaue Geometrie der Umspritzung in Bezug auf die Form des Lagers, der Nut und des Flansches kann beliebig, gemäß den speziellen Erfordernissen gewählt werden.
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7 zeigt erneut in schematischer Form eines Flussdiagramms ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. In einem ersten Bereitstellungsschritt 32 wird ein Lagerring des Wälzlagers mit zumindest einer an einem Umfang des Lagerrings angeordneten, sich entlang des Umfangs erstreckenden Nut bereitgestellt. In einem zweiten Bereitstellungsschritt 34 wird ein Flansch mit zumindest einem Flanschabschnitt zum Verbinden mit dem Lagerring an einem radial inneren oder äußeren Ende des Flansches bereitgestellt.
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In einem Justageschritt 36 wird der Flanschabschnitt mit dem Flansch in einer radialen Richtung angrenzend an die Nut angeordnet und der Flansch wird relativ zum Lagerring fixiert. In einem abschließenden Verformungsschritt 38 wird das Material des Flansches innerhalb des Flanschabschnitts derart verformt, dass durch die Verformung der Erhebung ein Material des Flansches verdrängt wird und sich der Flanschabschnitt zumindest teilweise in die Nut bewegt.
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Die im Vorhergehenden schon erwähnten optionalen Schritte des Vergießens der Umgebung des Verbindungsbereiches und mögliche weitere Schritte werden hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht erneut beschrieben.
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Die 8a und 8b zeigen lediglich der Vollständigkeit halber eine Schnittansicht durch ein Rillenkugellager sowie durch einen mit dem Rillenkugellager zu verbindenden Flansch während der Herstellung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist der Flansch 4 in seinem Flanschabschnitt 12 keine Erhebung auf, sodass ein ebener, möglicherweise durch einene einfachen Stanzprozess vorgefertigter Flansch verwendet werden kann, der besonders kostengünstig vorzuproduzieren ist. Da die sonstigen Schritte zur Herstellung einer Wälzlageranordnung denjenigen entsprechen, die bereits anhand des Ausführungsbeispieles der 1 bis 6 diskutiert wurden, wird auf eine erneute detaillierte Diskussion derselben hier verzichtet.
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Wenngleich sich, wie in 8b dargestellt, die spezielle Form der Hinterschneidung des Materials des Flansches 4 in der Nut 14 von derjenigen des Ausführungsbeispiels der 1 bis 4 unterscheiden mag, ermöglicht es das in den 8a und 8b dargestellte Ausführungsbeispiel auf genauso einfache Art und Weise eine Wälzlageranordnung mit denselben positiven Eigenschaften bereit zu stellen.
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Zusammengefasst kann durch die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ein Lager mit einem Flansch auf äußerst effiziente und kostengünstige Art und Weise bereitgestellt werden. Dadurch kann unter anderem eine äußerst große Flexibilität im Sinne eines Baukastensystems zur Verfügung gestellt werden, um viele mögliche Anwendungsszenarien zu bedienen, ohne aufwändig neue Werkzeuge produzieren zu müssen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Kugellager
- 4
- Flansch
- 6
- Lageraußenring
- 8a, b
- Spritzgussteilform
- 10
- Stempelform
- 12
- Flanschabschnitt
- 14
- Nut
- 16
- radiale Richtung
- 18
- axiale Richtung
- 20
- Erhebung
- 22
- Verfüllmaterial
- 24
- Verbindungsbereich
- 26a - d
- Befestigungsbohrung
- 28
- Durchmesser Lageraußenring
- 30
- Durchmesser Flansch
