DE102015202719A1

DE102015202719A1 - Lagerring für Wälzlager

Info

Publication number: DE102015202719A1
Application number: DE102015202719.8A
Authority: DE
Inventors: Volker Wendt; Bernd Eich; Roland Haas; Padelis Katsaros; Christian Knoche
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2015-02-16
Filing date: 2015-02-16
Publication date: 2016-08-18

Abstract

Lagerring (1), insbesondere Lagerinnenring, für ein Wälzlager mit mindestens einem sich im Wesentlichen axial erstreckenden Bohrloch (2) mit einem ersten Durchmesser (D1) zur Aufnahme eines Befestigungselements zum Befestigen des Lagerrings (1) an einem zu lagernden Bauteil, wobei sich das Bohrloch (2) von einer ersten Randfläche (4) des Lagerrings (1) zu einer zweiten Randfläche (6) des Lagerrings erstreckt, wobei das Bohrloch (2) an der ersten und/oder zweiten Randfläche (4; 6) eine Einsenkung (14) mit einem zweiten Durchmesser (D2) aufweist, wobei der zweite Durchmesser (D2) größer ist als der erste Durchmesser (D1), sowie ein Wälzlager mit einem solchen Lagerring (1) und ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Lagerrings (1).

Description

Vorliegende Erfindung betrifft einen Lagerring, insbesondere einen Lagerinnenring, für ein Wälzlager mit mindestens einem sich im Wesentlichen axial erstreckenden Bohrloch zur Aufnahme eines Befestigungselements, um den Lagerring an einem zu lagernden Bauteil zu befestigen, ein Wälzlager mit einem solchen Lagerring, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Lagerrings.
Bei Zahnradlagerungen mit integrierten Wälzlagern kommen oftmals Lagerinnenringe zum Einsatz, die mittels Schrauben an der zu lagernden Achse befestigt werden. Beim Anschrauben treten aufgrund der durch die Schrauben aufgebrachten Kräfte an dem Lagerring im Bereich der Schraubenauflage Verformungen auf, die zu einem frühzeitigen Lagerausfall führen können. Dabei hat sich gezeigt, dass diese Verformungen bei Zylinderrollenlagern weniger stark auftreten als bei Kegelrollenlagern. Gerade diese Kegelrollenlager sind jedoch bei Zahnradlagerungen mit Schrägverzahnung oder bei Doppelzahnrädern bevorzugt, da sie Kippmomente aufnehmen können.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb, einen Lagerring für ein Wälzlager, insbesondere für ein Kegelrollenlager, bereitzustellen, der an ein zu lagerndes Elemente anschraubbar ist, aber bei dem die lokalen Verformungen möglichst gering ausfallen.
Diese Aufgabe wird durch einen Lagerring gemäß Patentanspruch 1, ein Wälzlager gemäß Patentanspruch 8, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Lagerrings gemäß Patentanspruch 9 gelöst.
Im Folgenden wird ein Lagerring, insbesondere ein Lagerinnenring, für ein Wälzlager vorgestellt, der mindestens ein sich im Wesentlichen axial erstreckendes Bohrloch mit einem ersten Durchmesser zur Aufnahme eines Befestigungselements aufweist, um den Lagerring an einem zu lagernden Bauteil zu befestigen. Dabei erstreckt sich das Bohrloch von einer ersten Randfläche des Lagerrings zu einer zweiten Randfläche des Lagerrings. Um eine möglichst geringe Verformung des Lagerrings zu erreichen, ist erfindungsgemäß im Bereich des Bohrlochs an der ersten und/oder zweiten Randfläche eine Einsenkung mit einem zweiten Durchmesser ausgebildet, wobei der zweite Durchmesser größer ist als der erste Durchmesser. Diese Einsenkung dient dazu, die Krafteinleitung und damit die lokale Verformung von den empfindlichen Bereichen des Lagerrings in Bereiche am Lagerring zu verlagern, die weniger empfindlich auf Verformungen reagieren. Bei Kegelrollenlagern hat sich beispielsweise herausgestellt, dass eine Verformung in einem Randbereich, insbesondere im Bereich der die Kegelrollen führenden Borde, besonders ungünstig sein kann. Liegt die Verformung jedoch beispielsweise im Bereich der Laufflächen, ist der Einfluss der Verformung auf die Lebensdauer deutlich weniger ausgeprägt.
Mittels des zweiten Durchmessers der Einsenkung kann weiterhin eine Auflage für das Befestigungselement geschaffen werden, die von der ersten bzw. zweiten Randfläche entkoppelt ist. Dadurch kann insbesondere ermöglich werden, dass die Verformung weitestgehend im Lagerring auftritt, wodurch das Ausmaß der Verformung deutlich verringert wird. Insgesamt können somit die lokalen Verformungen am Lagerring im Befestigungsbereich geringer ausgebildet sein, so dass verfrühte Lagerausfälle verhinderbar sind.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der Lagerring als Lagerring eines Kegelrollenlagers ausgebildet. Wie oben erwähnt, ist dies bevorzugt, da die am Lagerring ausgebildeten Borde, insbesondere der Führungsbord, sehr empfindlich auf Verformungen reagieren. Durch die erfindungsgemäße Einsenkung kann jedoch die Krafteinleitung von dem randseitig ausgebildeten Bord in einen Innenbereich des Lagerrings verlagert werden, in dem die Verformung zum einen geringer ausfällt und zum anderen weniger lebensdauerverkürzend für das Lager wirkt.
Gleichermaßen kann jedoch auch bei anderen Lagerarten, wie beispielsweise einem Zylinderrollenlager, die erfindungsgemäße Einsenkung für eine Verbesserung der Lebensdauer sorgen.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist die Einsenkung eine vorbestimmte Einsenkungstiefe auf. Diese Einsenkungstiefe kann je nach Anwendungsfall und Lagertyp variieren. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Einsenkungstiefe über eine bei der Befestigung des Lagerrings zu erwartende Verformung vorbestimmt ist.
Dabei kann, wie ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeigt, insbesondere die Einsenkungstiefe über einen Ort der zu erwartenden Verformung vorbestimmt sein. Dies hat den Vorteil, dass über die Einsenkungstiefe bestimmt werden kann, an welcher Stelle eine befestigungsbedingte Verformung an dem Lagerring auftritt. So kann beispielsweise die Verformung von einem Bereich des Führungsbords in dem Bereich der Lauffläche verlagert werden. Dabei hat sich insbesondere herausgestellt, dass eine Verformung im Bereich der Lauffläche weniger lebensdauerkritisch ist als eine Verformung im Bereich des Führungsbords. Mithilfe der bestimmbaren Einsenkungstiefe kann eine möglichst unkritische Stelle am Lagerring mit der zu erwartenden Verformung beaufschlagt werden, so dass die Lebensdauer des Lagers deutlich erhöht werden kann.
Ein weiterer Aspekt vorliegender Erfindung betrifft ein Kegelrollenlager mit einem, wie oben beschrieben, ausgebildeten Lagerinnenring. Bei derartigen Wälzlagern hat sich die erfindungsgemäße Einsenkung an den Bohrlöchern als besonders vorteilhaft herausgestellt.
Ein weiterer Aspekt vorliegender Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Lagerrings, insbesondere eines Lagerinnenrings, für ein Wälzlager mit mindestens einem sich im Wesentlichen axial erstreckenden Bohrloch, wobei das Bohrloch einen ersten Durchmesser zur Aufnahme eines Befestigungselements zum Befestigen des Lagerrings an einem zu lagernden Bauteil aufweist. Weiterhin erstreckt sich das Bohrloch von einer ersten Randfläche des Lagerrings zu einer zweiten Randfläche des Lagerrings und weist an der ersten oder zweiten Randfläche eine Einsenkung mit einem zweiten Durchmesser und einer vorbestimmten Einsenkungstiefe auf. Erfindungsgemäß wird dabei dieser Lagerring mittels der folgenden Schritte hergestellt. In einem ersten Schritt wird ein Bohrloch in dem Lagerring zum Befestigten des Lagerrings an einem zu lagernden Element ausgebildet.
Dann wird eine Befestigungskraft, die von dem Befestigungselement auf den Lagerring aufgebracht wird, bestimmt. Üblicherweise werden Lagerringe, genauso wie andere Bauteile, mit Werkzeugen befestigt, die ein definiertes Drehmoment für die Befestigung verwenden. Derartige Werkzeuge laufen unter dem Begriff Drehmomentschlüssel und stellen sicher, dass die befestigten Elemente nicht übermäßig beansprucht werden. Bei Lagerelementen bewegen sich diese Befestigungskräfte im sechsstelligen Newtonmeterbereich.
Da diese Befestigungskräfte sehr hoch sind, wird normalerweise die Lagerung lokal im Bereich des Befestigungselements geringfügig verformt, was zu einer Verkürzung der Lebensdauer des Lagers führen kann. In einem weiteren erfindungsgemäßen Schritt wird deshalb aufgrund der bestimmten Befestigungskraft eine zu erwartende Verformung des Lagerrings bestimmt. Abhängig von der zu erwartenden Verformung wird dann die Einsenkungstiefe der Einsenkung bestimmt und die Einsenkung in dem Lagerring ausgebildet. Dabei bewirkt die Einsenkung, wie oben beschrieben, dass zum einen die Verformung geringer ausfällt und zum anderen an unkritischen Bereichen des Lagerrings ausgebildet werden kann.
Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn bei der Bestimmung der Verformung der Ort der Verformung bestimmt wird und dabei der Ort der Verformung derart festgelegt wird, dass die Verformung beispielsweise im Bereich einer am Lagerring ausgebildeten Lauffläche für einen Wälzlager ausgebildet ist statt in einem Randbereich. Dabei hat sich herausgestellt, dass insbesondere eine Verformung an einer Lauffläche weniger lebensdauerkritisch für das Lager ist als eine Verformung im Randbereich.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung definiert.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von einem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden. Dabei ist das Ausführungsbeispiel rein exemplarischer Natur und soll nicht den Schutzbereich der Anmeldung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
Es zeigt:
1: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Lagerrings.
Im Folgenden werden gleiche oder funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
1 zeigt schematisch einen Lagerinnenring 1 für ein Kegelrollenlager (nicht dargestellt). Statt eines Kegelrollenlagers können aber auch andere Formen von Wälzlagern verwendet werden. Der dargestellte Lagerinnenring 1 weist Bohrlöcher 2 auf, die sich im Wesentlichen axial erstrecken und zur Aufnahme von Befestigungselementen (nicht dargestellt) dienen, mit denen der Lagerinnenring 1 an einem zu lagernden Element, beispielsweise einer Welle, angebracht ist. Die Bohrlöcher 2 weisen dabei einen ersten Durchmesser D₁ auf.
Weiterhin weist der Lagerinnenring eine erste Randfläche 4 und eine zweite Randfläche 6 auf, wobei sich das Bohrloch von der ersten Randfläche 4 zur zweiten Randfläche 6 erstreckt. Radial außerhalb des Lagerrings 1 ist eine Lauffläche 8 ausgebildet, die die Kegelrollen (nicht dargestellt) linienförmig kontaktiert. Randseitig der Lauffläche weist der Lagerring 1 weiterhin einen Führungsbord 10 und einen Haltebord 12 auf, die für die Lagerung der Kegelrollen dienen.
Weiterhin zeigt 1, dass an dem Bohrloch 2 eine Einsenkung 14 mit einem zweiten Durchmesser D₂ ausgebildet ist, die zur Aufnahme eines Befestigungselements, insbesondere eines Kopfes eines Befestigungselements, beispielweise eines Schraubenkopfes oder auch einer Mutter, dient. Mithilfe der Einsenkung 14 wird dabei eine Auflage 16 geschaffen, auf der der Kopf des Befestigungselements anliegen kann.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lagerringen liegt dagegen der Kopf bzw. die Mutter direkt auf dem Randbereich 4 auf, so dass Verformungen, die aufgrund der starken Befestigungskräfte auf den Randbereich 4 des Lagerrings wirken, sich insbesondere im Bereich des Führungsbords 10 ausbilden. Ist dagegen die Einsenkung 14 ausgebildet, liegt das Befestigungselement an der Auflage 16 an, wodurch sich zum einen eine geringere Verformung ausgebildet und zum anderen die Verformung in einen Innenbereich des Lagerrings 1 verlagert wird. Dadurch wird insbesondere das Führungsbord 10 weniger stark verformt, so dass die Lebensdauer des Lagers 1 insgesamt verlängert werden kann.
Dabei kann insbesondere über eine Einsenkungstiefe 18 der Ort der Verformung und die Stärke der Verformung bestimmt und eingestellt werden.
Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn bereits bei der Herstellung des Lagerrings 1 die zu erwartende Verformung berechnet und basierend auf dem Ergebnis die Einsenkungstiefe 18 bestimmt wird, um an dem Lagerring 1 möglichst gering ausfallende lokale Verformungen bereitzustellen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Einsenkung 14 besteht darin, dass bereits bestehende Lagerringe 1 leicht mit derartigen Einsenkungen 14 nachgerüstet werden können, so dass auch bei bestehenden Lagern eine Lebensdauerverlängerung erreicht werden kann. Da zudem die Verformung nun in einem Innenbereich des Lagers 1 angeordnet ist, hat sich gezeigt, dass das Ausmaß der Verformung insgesamt verringert ist.
Insgesamt kann mit der erfindungsgemäßen Einsenkung ein Ort der zu erwartenden Verformung festgelegt werden, so dass die Verformung keinen Nachteil für die Lebensdauer des Lagers darstellt. Darüber hinaus kann über die gezielte Ausbildung der Verformung, die Verformung auch an einer Stelle der Lauffläche angeordnet werden, an der eine Verformung der Lauffläche sogar wünschenswert ist.
Bezugszeichenliste

1: Lagerring
2: Bohrloch
4: erste Randseite
6: zweite Randseite
8: Lauffläche
10: Führungsbord
12: Haltebord
14: Einsenkung
16: Auflagefläche
18: Einsenkungstiefe
D₁: erster Durchmesser
D₂: zweiter Durchmesser

Claims

Lagerring (1), insbesondere Lagerinnenring, für ein Wälzlager mit mindestens einem sich im Wesentlichen axial erstreckenden Bohrloch (2) mit einem ersten Durchmesser (D₁) zur Aufnahme eines Befestigungselements zum Befestigen des Lagerrings (1) an einem zu lagernden Bauteil, wobei sich das Bohrloch (2) von einer ersten Randfläche (4) des Lagerrings (1) zu einer zweiten Randfläche (6) des Lagerrings erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrloch (2) an der ersten und/oder zweiten Randfläche (4; 6) eine Einsenkung (14) mit einem zweiten Durchmesser (D₂) aufweist, wobei der zweite Durchmesser (D₂) größer ist als der erste Durchmesser (D₁).
Lagerring (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lagerring (1) als Lagerring eines Kegelrollenlagers ausgebildet ist und an der ersten Randfläche (4) ein Führungsbord (10) aufweist.
Lagerring (1) nach Anspruch 2, wobei die Einsenkung (14) an der ersten Randfläche (4) ausgebildet ist.
Lagerring (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einsenkung (14) eine vorbestimmte Einsenkungstiefe (18) aufweist.
Lagerring (1) nach Anspruch 4, wobei die Einsenkungstiefe (18) über eine bei der Befestigung des Lagerrings (1) an dem zu lagernden Element zu erwartende Verformung vorbestimmt ist.
Lagerring (1) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Einsenkungstiefe (18) über einen Ort einer bei der Befestigung des Lagerrings (1) an dem zu lagernden Element zu erwartende Verformung vorbestimmt ist.
Lagerring (1) nach Anspruch 6, wobei die Einsenkungstiefe (18) derart bestimmt ist, dass eine Verformung im Bereich einer an dem Lagerring (1) ausgebildeten Lauffläche (8) für einen Wälzkörper ausgebildet ist.
Wälzlager, insbesondere Kegelrollenlager, mit einem Lagerring (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Herstellen eines Lagerrings (1), insbesondere eines Lagerinnenrings, für ein Wälzlager mindestens einem sich im Wesentlichen axial erstreckenden Bohrloch (2) mit einem ersten Durchmesser (D₁) zur Aufnahme eines Befestigungselements zum Befestigen des Lagerrings (1) an einem zu lagernden Bauteil, wobei sich das Bohrloch (2) von einer ersten Randfläche (4) des Lagerrings (1) zu einer zweiten Randfläche (6) des Lagerrings (1) erstreckt und das Bohrloch (2) an der ersten und/oder zweiten Randfläche (4; 6) eine Einsenkung (14) mit einem zweiten Durchmesser (D₂) und einer vorbestimmten Einsenkungstiefe (18) aufweist, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Ausbilden eines Bohrlochs (2) in dem Lagerring (1) zum Befestigen des Lagerrings (1) an dem zu lagernden Element; – Bestimmen einer Befestigungskraft, die von dem Befestigungselement auf den Lagerring (1) aufgebracht wird; – Bestimmen einer Verformung des Lagerrings (1) aufgrund der bestimmten Befestigungskraft; und – Bestimmen der Einsenkungstiefe (18) der Einsenkung (14) basierend auf der bestimmten Verformung des Lagerrings (1). – Ausbilden der Einsenkung (14) mit der vorbestimmten Einsenkungstiefe (18).
Verfahren nach Anspruch 9, wobei bei der Bestimmung der Verformung der Ort der Verformung bestimmt wird, wobei insbesondere der Ort derart bestimmt ist, dass er im Bereich einer am Lagerring (1) ausgebildeten Lauffläche (8) für einen Wälzkörper angeordnet ist.