WO2010003628A1 - Lageranordnung - Google Patents

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Wolfgang Husslein
Andreas Kern-Traumann
Wilhelm Meyer
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    • F16C2310/00—Agricultural machines

Definitions

  • the invention relates to a bearing arrangement, comprising a planar-shaped first component and a second component rotatably arranged relative thereto, wherein a roller bearing is effectively arranged between the two components.
  • Bearing arrangements of this type are known and are used, for example, in agricultural devices. It is often about flat-shaped parts, such.
  • B. functional disks to store relative to a shaft, including rolling bearings, often in the form of ball bearings are used.
  • the rolling bearings are incorporated in a classical manner, d. H. the warehouse is once, d. h with one of the bearing rings, rotatably connected to the surface-formed component (eg housing) and once, d. H. with the other bearing ring, rotatably connected to the shaft part.
  • the warehouse is once, d. h with one of the bearing rings, rotatably connected to the surface-formed component (eg housing) and once, d. H. with the other bearing ring, rotatably connected to the shaft part.
  • the disadvantage here is that this type of storage of a flat-shaped first component to a second component, in particular to a shaft, requires a relatively high structural complexity. This is due to the number of components that must be installed to produce the bearing assembly. Furthermore, this results in a relatively high weight of the entire arrangement.
  • the invention is therefore based on the A u fg abe on, a bearing assembly of the type mentioned in such a way that the disadvantages mentioned are turned off. So it should be achieved a bearing assembly that manages with fewer components and thus is more economical to produce and which is characterized by a lower weight than is the case with previously known solutions.
  • the solution of this object by the invention is characterized in that the surface-formed component has a molding, which is provided with at least one raceway for rolling elements of the roller bearing.
  • the first component is preferably designed as a cover. It can be disc-shaped and be part of an agricultural device.
  • the second component may be a shaft having at least one raceway for the rolling elements of the rolling bearing.
  • the Anformung can be formed from the material of the sheet-formed component.
  • the flat-shaped component consists of a sheet metal at least substantially constant sheet thickness. By forming the sheet thickness can also vary.
  • the flat-shaped component is cast and the Anformung is formed as an area of the component, which is designed to be more massive compared to the flat area of the component.
  • the surface-formed component consists of a first material and the Anformung of a second, different from the first material material, wherein the two materials are materially interconnected.
  • the material of the Anformung is bearing steel or hardenable steel; The material of the surface-formed component can then be mild steel.
  • the molding can be designed as an outer ring or as an inner ring of the roller bearing.
  • the rolling bearing is designed according to a preferred solution as a single-row ball bearing.
  • At least one sealing element can be effectively arranged between the first and the second component.
  • the proposed bearing assembly is easy to manufacture and assemble, resulting in a high cost. This is also favored by the fact that the arrangement requires only a few components.
  • the proposed concept allows the integration of the storage in the attachments, d. H. in the flat formed component or vice versa, the inclusion of the conversion parts in the storage.
  • the proposed concept is also suitable for the use of special manufacturing technologies (advanced cold forming) and constructions (split storage). Even with the use of single-row roller bearings (for example over vollkugelige execution) high load capacity and rigidity is achieved. Furthermore, a slight tilting play is achieved (for example via special pressure angles), which has a high influence on the service life of the seal, especially in the case of the above-mentioned applications in the agricultural sector.
  • the weight of the bearing assembly can continue to be kept low also by the proposed concept, so that the material use can be kept low.
  • special methods such as the magnetic pulse method are suitable for effectively combining or connecting high-performance steels (roller bearing steels) with low-cost structural steels in the growing area or in the area of the housing.
  • FIG. 1 schematically shows a radial section through a surface-formed component of an agricultural device which is rotatably mounted
  • 2 is an alternative to Fig. 1 embodiment of the invention
  • Fig. 3 shows a further, to Fig. 1 alternative embodiment of the invention
  • Fig. 4 is another, to Fig. 1 alternative embodiment of the invention.
  • a bearing assembly 1 is outlined, which is designed according to a first embodiment of the invention.
  • the bearing assembly 1 comprises a flat formed first component 2, which is part of an agricultural device. It is a rotating, disc-shaped cover, which consists of a plate-shaped or disc-shaped material with a constant wall thickness. It is indicated in Fig. 1 that the component 2 has a slightly cambered configuration.
  • the first surface-formed component 2 is mounted relative to a second component 3 in the form of a stationary shaft.
  • a roller bearing 4 is designed here as a single-row ball bearing.
  • Anformung 5 which is formed from the material of the first component 2.
  • the first component 2 is formed from a (disk-shaped) sheet of constant thickness, which is formed in the region of the Anformung 5 to the bearing outer ring, which can be done by deep drawing and rolling.
  • a raceway 6 is formed for the rolling bodies 7 in the form of the balls.
  • the mating track 8 for the balls 7 is in the shaft part 3 (which also consists of two
  • a sealing element 9 can be arranged in a conventional manner.
  • the open in the left axial end portion of the arrangement area is closed by a cover 10, which can be mounted by means of a snap connection.
  • FIG. 2 differs from that of FIG. 1 essentially only in that here the second component 3 is not solid, but is formed from a sheet of constant sheet thickness. Otherwise, the constructive elements, as it appears from the same reference numerals.
  • the bearing inner ring is formed from the flat-shaped first component 2.
  • the Anformung 5 thus acts as a bearing inner ring with the raceway 6.
  • the sealing element 9 rests against the inner wall of the flat component 2 here.
  • FIG. 4 provides that the component 2 is made as a cast or forged part.
  • the Anformung 5 is carried out here as a material aggregation, which represents a solid section of the component 2, as it is otherwise the case; While the component 2 has a substantially constant wall thickness, the component in the region of the Anformung 5 is significantly thicker, ie made solid. In this area, the raceway 6 is introduced for the balls 7, which can be done by rolling the track.
  • the second component 3 is designed here analogous to FIG. 1, although of course a solution according to FIG. 2 or 3 can be provided for this purpose.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung (1), umfassend ein flächig ausgebildetes erstes Bauteil (2) und ein relativ zu diesem drehbar angeordnetes zweites Bauteil (3), wobei zwischen den beiden Bauteilen (2, 3) eine Wälzlagerung (4) wirksam angeordnet ist. Um eine besonders wirtschaftliche Lagerung insbesondere für landwirtschaftliche Anwendungen zur Verfügung zu stellen, sieht die Erfindung vor, dass das flächig ausgebildete Bauteil (2) eine Anformung (5) aufweist, die mit mindestens einer Laufbahn (6) für Wälzkörper (7) der Wälzlagerung (4) versehen ist.

Description

B e s c h r e i b u n g
Lageranordnung
Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung, umfassend ein flächig ausgebildetes erstes Bauteil und ein relativ zu diesem drehbar angeordnetes zweites Bauteil, wobei zwischen den beiden Bauteilen eine Wälzlagerung wirksam angeordnet ist.
Lageranordnungen dieser Art sind bekannt und kommen beispielsweise bei land- wirtschaftlichen Vorrichtungen zum Einsatz. Dabei geht es häufig darum, flächig ausgebildete Teile, wie z. B. Funktionsscheiben, relativ zu einer Welle zu lagern, wozu Wälzlager, häufig in Form von Kugellagern, zum Einsatz kommen.
Die Wälzlager werden dabei in klassischer Weise eingebaut, d. h. das Lager wird einmal, d. h mit einem der Lagerringe, mit dem flächig ausgebildeten Bauteil (z. B. Gehäuse) drehfest verbunden und einmal, d. h. mit dem anderen Lagerring, mit dem Wellenteil drehfest verbunden.
Nachteilig ist dabei, dass diese Art der Lagerung eines flächig ausgebildeten ersten Bauteils zu einem zweiten Bauteil, insbesondere zu einer Welle, einen relativ hohen baulichen Aufwand erfordert. Dies ist durch die Anzahl an Bauteilen bedingt, die zur Herstellung der Lageranordnung verbaut werden müssen. Weiterhin ergibt sich damit ein relativ hohes Gewicht der gesamten Anordnung. Der Erfindung liegt daher die A u fg a b e zu Grunde, eine Lageranordnung der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass die genannten Nachteile abgestellt werden. Es soll also eine Lageranordnung erreicht werden, die mit weniger Bauteilen auskommt und die somit wirtschaftlicher herstellbar ist und die sich durch ein geringeres Gewicht auszeichnet, als es bei vorbekannten Lösungen der Fall ist.
Die L ö s u n g dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das flächig ausgebildete Bauteil eine Anformung aufweist, die mit mindestens einer Laufbahn für Wälzkörper der Wälzlagerung versehen ist.
Das erste Bauteil ist bevorzugt als Abdeckelement ausgebildet. Es kann scheibenförmig ausgebildet und Bestandteil einer landwirtschaftlichen Vorrichtung sein.
Das zweite Bauteil kann eine Welle sein, die mindestens eine Laufbahn für die Wälzkörper der Wälzlagerung aufweist.
Die Anformung kann aus dem Material des flächig ausgebildeten Bauteils ausgeformt sein. In diesem Falle ist bevorzugt vorgesehen, dass das flächig ausgebildete Bauteil aus einem Blech zumindest weitgehend konstanter Blechdicke besteht. Durch Umformungen kann die Blechdicke auch variieren.
Möglich ist alternativ auch, dass das flächig ausgebildete Bauteil gegossen ist und die Anformung als Bereich des Bauteils ausgebildet ist, der gegenüber dem flächigen Bereich des Bauteils massiver ausgestaltet ist.
Ferner sieht eine weitere Alternative vor, dass das flächig ausgebildete Bauteil aus einem ersten Material und die Anformung aus einem zweiten, vom ersten Material verschiedenen Material besteht, wobei die beiden Materialien stoffschlüssig miteinander verbunden sind. In diesem Falle sieht eine besonders bevorzugte Lösung vor, dass das Material der Anformung Wälzlagerstahl bzw. härtbarer Stahl ist; das Material des flächig ausgebildeten Bauteils kann dabei dann Baustahl sein.
Die Anformung kann als Außenring oder als Innenring der Wälzlagerung ausgebil- det sein.
Die Wälzlagerung ist nach einer bevorzugten Lösung als einreihiges Kugellager ausgebildet.
Zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil kann mindestens ein Dichtelement wirksam angeordnet sein.
Mit der vorgeschlagenen Lösung wird eine Leichtbau-Lagerung eines flächig ausgebildeten Bauteils möglich, die eine hohe Leistungsfähigkeit bezüglich der Lage- rung aufweist. Insbesondere im landwirtschaftlichen Bereich wird es möglich, mittels der Erfindung flächige Bauteile effizient und genau zu lagern und eine hinreichende Gebrauchsdauer zu erzielen. Es ergibt sich durch den erfmdungsgemäßen Aufbau eine integrierte, kompakte Lagerung.
Die vorgeschlagene Lageranordnung ist einfach zu fertigen und zu montieren, so dass sich eine hohe Wirtschaftlichkeit ergibt. Dies wird auch dadurch begünstigt, dass die Anordnung mit wenigen Bauteilen auskommt. Das vorgeschlagene Konzept erlaubt die Integration der Lagerung in die Anbauteile, d. h. in das flächig ausgebildete Bauteil bzw. umgekehrt das Einbeziehen der Umbauteile in die Lagerung.
Das vorgeschlagene Konzept eignet sich auch für die Nutzung spezieller Fertigungstechnologien (fortschrittliche Kaltumformung) und Konstruktionen (geteilte Lagerung). Auch beim Einsatz einreihiger Wälzlager wird (beispielsweise über vollkugelige Ausfuhrung) eine hohe Tragfähigkeit und Steifigkeit erzielt. Ferner wird ein geringes Kippspiel (beispielsweise über spezielle Druckwinkel) erreicht, das gerade bei den genannten Anwendungen im landwirtschaftlichen Bereich einen hohen Einfluss auf die Gebrauchsdauer insbesondere der Dichtung hat.
Das Gewicht der Lageranordnung kann weiterhin ebenfalls durch das vorgeschlagene Konzept gering gehalten werden, so dass auch der Materialeinsatz gering gehalten werden kann.
Beispielsweise eignen sich spezielle Verfahren wie das Magnet-Impulsverfahren dazu, Hochleistungsstähle (Wälzlagerstähle) mit preiswerten Baustählen im Anbaubereich bzw. im Bereich des Gehäuses wirksam zu kombinieren bzw. zu verbinden.
Auf den Einsatz teurer Präzisionslager mit üblicher Befestigung an den Anbauteilen kann folglich verzichtet werden.
Insgesamt ergibt sich eine optimierte Gesamtkonzeption, die preisgünstig ist und ein geringes Gewicht aufweist, woraus auch eine geringere benötigte Antriebsleis- tung resultiert. Die leichtbauende Konstruktion kann dennoch höhere Lasten aufnehmen und deckt somit mittelschwere und leichtere Anwendungen ab.
Wenngleich das Erfindungskonzept sich besonders im Bereich landwirtschaftlicher Anwendungen bewährt hat, sind andere Applikationen nicht ausgeschlossen, bei- spielsweise in der Fördertechnik, wo relativ geringe Drehzahlen auftreten.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch einen Radialschnitt durch ein flächig ausgebildetes Bauteil einer landwirtschaftlichen Vorrichtung, das drehbar gelagert ist, Fig. 2 eine zu Fig. 1 alternative Ausfuhrungsform der Erfindung,
Fig. 3 eine weitere, zu Fig. 1 alternative Ausfuhrungsform der Erfindung und
Fig. 4 eine weitere, zu Fig. 1 alternative Ausführungsform der Erfindung.
In Fig. 1 ist eine Lageranordnung 1 skizziert, die gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausgeführt ist. Die Lageranordnung 1 umfasst ein flächig aus- gebildetes erstes Bauteil 2, das Bestandteil einer landwirtschaftlichen Vorrichtung ist. Es handelt sich hierbei um eine sich drehende, scheibenförmige Abdeckung, die aus einem plattenförmigen bzw. scheibenförmigen Material mit konstanter Wanddicke besteht. Angedeutet ist in Fig. 1, dass das Bauteil 2 eine leicht bombierte Ausgestaltung aufweist.
Das erste flächig ausgebildete Bauteil 2 wird relativ zu einem zweiten Bauteil 3 in Form einer ortsfesten Welle gelagert. Hierfür dient eine Wälzlagerung 4. Die Wälzlagerung 4 ist hier als einreihige Kugellagerung ausgeführt. Als Lageraußenring fungiert eine Anformung 5, die aus dem Material des ersten Bauteils 2 ausgeformt ist. Zu erkennen ist, dass das erste Bauteil 2 aus einem (scheibenförmigen) Blech konstanter Dicke gebildet ist, das im Bereich der Anformung 5 zum Lageraußenring umgeformt ist, was durch Tiefziehen und Rollieren erfolgen kann. Hierdurch wird eine Laufbahn 6 für die Wälzkörper 7 in Form der Kugeln ausgebildet.
Die Gegenlaufbahn 8 für die Kugeln 7 wird im Wellenteil 3 (das auch aus zwei
Bauteilen bestehen kann) ausgebildet, das entsprechend gefertigt ist. In das Wellenteil 3 ist hier eine Laufbahn eingearbeitet, z. B. eingebracht, so dass die Funktion des Lagerinnenrings erfüllt wird. Zwischen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring, d. h. zwischen der Anformung 5 und der Welle 3 kann in an sich üblicher Weise ein Dichtelement 9 angeordnet werden.
Der im linken axialen Endbereich der Anordnung offene Bereich ist durch einen Abschlussdeckel 10 verschlossen, der mittels einer Schnappverbindung montiert werden kann.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von demjenigen gemäß Fig. 1 im wesentlichen nur dadurch, dass hier das zweite Bauteil 3 nicht massiv ausgebildet ist, sondern aus einem Blech konstanter Blechdicke ausgeformt ist. Ansonsten entsprechen sich die konstruktiven Elemente, wie es aus den gleich verwendeten Bezugszeichen hervorgeht.
Bei der Lösung gemäß Fig. 3 ist vorgesehen, dass aus dem flächig ausgebildeten ersten Bauteil 2 der Lagerinnenring ausgebildet ist. Hier fungiert die Anformung 5 also als Lagerinnenring mit der Laufbahn 6. Entsprechend bildet das zweite Bauteil 3, d. h. das Gehäuse, einen Lageraußenring mit der Laufbahn 8. Das Dichtelement 9 liegt hier an der inneren Wand des flächig ausgebildeten Bauteils 2 an.
Während die drei Lösungen gemäß der Figuren 1 bis 3 auf eine Ausbildung des Bauteils 2 samt Anformung 5 aus einem Blech zumindest weitgehend konstanter Blechdicke abstellten, sieht die Ausführungsalternative gemäß Fig. 4 vor, dass das Bauteil 2 als Guss- oder Schmiedeteil gefertigt ist. Die Anformung 5 ist hier als Materialaggregation ausgeführt, die einen massiveren Abschnitt des Bauteils 2 darstellt, als es ansonsten der Fall ist; während das Bauteil 2 im wesentlichen eine konstante Wanddicke aufweist, ist das Bauteil im Bereich der Anformung 5 deutlich dicker, d. h. massiver ausgeführt. In diesen Bereich ist die Laufbahn 6 für die Kugeln 7 eingebracht, was durch Rollen der Laufbahn erfolgen kann. Das zweite Bauteil 3 ist hier analog zu Fig. 1 gestaltet, wenngleich hierfür natürlich auch eine Lösung gemäß Fig. 2 bzw. 3 vorgesehen werden kann.
Bezugszeichenliste
1 Lageranordnung
2 flächig ausgebildetes erstes Bauteil
3 zweites Bauteil
4 Wälzlagerung
5 Anformung
6 Laufbahn
7 Wälzkörper
8 Laufbahn
9 Dichtelement
10 Abschlussdeckel

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h eLageranordnung
1. Lageranordnung (1), umfassend ein flächig ausgebildetes erstes Bauteil (2) und ein relativ zu diesem drehbar angeordnetes zweites Bauteil (3), wobei zwischen den beiden Bauteilen (2, 3) eine Wälzlagerung (4) wirksam angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das flächig ausgebildete Bauteil (2) eine Anformung (5) aufweist, die mit mindestens einer Laufbahn (6) für Wälzkörper (7) der Wälzlagerung (4) versehen ist.
2. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (2) als Abdeckelement ausgebildet ist.
3. Lageranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (2) scheibenförmig ausgebildet ist.
4. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (2) Bestandteil einer landwirtschaftlichen Vorrichtung ist.
5. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (3) eine Welle ist, die mindestens eine Laufbahn (8) für die Wälzkörper (7) der Wälzlagerung (4) aufweist.
6. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anformung (5) aus dem Material des flächig ausgebildete Bauteils (2) ausgeformt ist.
7. Lageranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das flächig ausgebildete Bauteil (2) aus einem Blech weitgehend konstanter Blechdicke besteht.
8. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das flächig ausgebildete Bauteil (2) gegossen oder geschmiedet ist und die Anformung (5) als Bereich des Bauteils (2) ausgebildet ist, der gegenüber dem flächigen Bereich des Bauteils (2) massiver ausgestaltet ist.
9. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das flächig ausgebildete Bauteil (2) aus einem ersten Material und die
Anformung (5) aus einem zweiten, vom ersten Material verschiedenen Material besteht, wobei die beiden Materialien stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
10. Lageranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Anformung (5) Wälzlagerstahl ist.
11. Lageranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des flächig ausgebildeten Bauteils (2) Baustahl ist.
12. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anformung (5) als Außenring der Wälzlagerung (4) ausgebildet ist.
13. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anformung (5) als Innenring der Wälzlagerung (4) ausgebildet ist.
14. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzlagerung (4) als einreihiges Kugellager ausgebildet ist.
15. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil (2, 3) mindestens ein Dichtelement (9) wirksam angeordnet ist.
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