DE102017114437A1

DE102017114437A1 - Wälzlager, insbesondere Kugellager

Info

Publication number: DE102017114437A1
Application number: DE102017114437.4A
Authority: DE
Inventors: Sandor-Andras Szekely
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-06-29
Filing date: 2017-06-29
Publication date: 2019-01-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager (1), insbesondere Kugellager, aufweisend einen Lagerinnenring (2), einen Lageraußenring (3) sowie zwischen den beiden Lagerringen (2, 3) in einem Käfig (5) geführte Wälzkörper (4), wobei die Lagerringe (2, 3) durch einen spanlosen Formgebungsprozess hergestellt sind und jeder Lagerring (2, 3) eine Profilierung (6) aufweist.
Erfindungsgemäß sind die Profilierungen (6), ausgehend von der Rotationsachse des Wälzlagers (1), am Lagerinnenring (2) von radial innen und am Lageraußenring (3) von radial außen mit einem Verbundwerkstoff (9) befüllt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, insbesondere Kugellager, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Herstellungsverfahren eines solchen Wälzlagers.
Hintergrund der Erfindung
Wälzlager, insbesondere Kugellager, gibt es in einer Vielzahl von Ausführungen, wobei jede Wälzlagerbauart charakteristische Eigenschaften besitzt und jeweils für ein bestimmtes Anwendungsgebiet geeignet ist.
Vierpunktlager sind eine Sonderform von Schrägkugellager und weisen in der Regel einen massiven Außenring, einen geteilten Innenring sowie eine Vielzahl dazwischen angeordneter Wälzkörper auf. Die Laufbahnen der Lagerringe sind derart ausgebildet, dass zwischen jedem Wälzkörper und den beiden Laufbahnen der Lagerringe vier Berührungspunkte entstehen. Vierpunktlager mit einem einteiligen Lagerinnenring sind auch bekannt, wie beispielsweise in der DE 10 2015 220 607 A1 offenbart.
In der DE 10 2004 050 728 A1 ist ein Dünnringlager mit Lagerringen, die durch einen spanlosen Formgebungsprozess hergestellt sind, offenbart. Das Dünnringlager besteht aus zwei Lagerringen zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Wälzkörper abrollen. Das hier offenbarte Dünnringlager kann auch als Vierpunktkugellager ausgebildet sein.
In der DE 10 2013 209 201 A1 ist ein Rillenkugellager mit einem Außenring, einem Innenring und dazwischen angeordneten Wälzkörpern offenbart, wobei der Außenring durch Tiefziehen einer Profilblechscheibe hergestellt ist. In einer hier offenbarten Ausführungsform kann auch der Innenring durch Tiefziehen eines Blechrings hergestellt werden.
Allgemein besitzen spanlos hergestellte Lagerringe eine geringe Wanddicke. Um eine ausreichende Stabilität zu erzeugen, sind daher Umgebungsbauteile mit hoher Präzision bereitstellen. Außerdem können aufwendige Verfahren notwendig sein, um starke Verformungen der Lagerringe zu vermeiden. Dies wird beispielsweise durch Härten und mehreren Schleifdurchgängen erreicht.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein im Vergleich zum Stand der Technik rationeller herstellbares Wälzlager mit geringen Wanddicken aufzuzeigen, das großen Kräften standhält.
Beschreibung der Erfindung
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird das im Anspruch 1 angegebene Wälzlager und in Anspruch 7 dessen Herstellungsverfahren vorgeschlagen. Optionale vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich ganz oder teilweise aus den abhängigen Ansprüchen.
Das erfindungsgemäße Wälzlager, insbesondere Kugellager, weist einen Lagerinnenring, einen Lageraußenring sowie zwischen den beiden Lagerringen in einem Käfig geführte Wälzkörper auf. Die Wälzkörper sind dabei vorzugsweise als Kugeln ausgebildet. Die Lagerringe sind durch einen spanlosen Formgebungsprozess hergestellt. Durch die spanlose Herstellung der Lagerringe sind die Wanddicken der Lagerringe sehr gering im Vergleich zu spanend hergestellten Lagerringen.
Des Weiteren weist jeder Lagerring eine Profilierung auf. Das erfindungsgemäße Wälzlager zeichnet sich dadurch aus, dass die Profilierungen, ausgehend von der Rotationsachse des Wälzlagers, am Lagerinnenring von radial innen und am Lageraußenring von radial außen mit einem Verbundwerkstoff befüllt sind. Das bedeutet, dass der Lagerinnenring an seiner Innenumfangsfläche und der Lageraußenring an seiner Außenumfangsfläche mit dem Verbundwerkstoff befüllt sind.
Der in den Profilierungen eingefüllte Verbundwerkstoff steigert die Steifigkeit der Lagerringe wodurch eine erhöhte Abstützung von Radiallasten ermöglicht wird. Des Weiteren wird durch den Verbundwerkstoff die im Wälzlager entstehende Wärme an das Gehäuse abgegeben. Hierfür sind alle geeigneten Verbundwerkstoffe mit den entsprechenden Eigenschaften verwendbar. Vorzugsweise sind die Profilierungen mit einem Keramik-Verbundwerkstoff befüllt. Beispielsweise kann ein Keramik-Verbundwerkstoff aus dem Dentalbereich verwendet werden.
Beispielsweise ist die Profilierung jeweils wellenförmig ausgebildet. Vorzugsweise ist jede Profilierung eines Lagerrings jeweils aus zwei nebeneinander angeordnete Sicken ausgebildet. Unter einer Sicke ist eine rinnenförmige in Umfangsrichtung umlaufende Vertiefung am Lagerring zu verstehen. Die Vertiefungen ragen dabei in Richtung der Wälzkörper, das heißt in den Lagerinnenraum hinein.
Ferner definieren die beiden nebeneinander angeordneten Sicken eines Lagerrings vorzugsweise die Laufbahn, in der die Wälzkörper abrollen. Das Wälzlager ist vorzugsweise als Kugellager ausgebildet, so dass die Wälzkörper als Kugeln ausgebildet sind.
Beispielsweise ist das Wälzlager als Vierpunktlager ausgebildet. Hierbei stehen die Wälzkörper in vier Punkten mit den Sicken der Lagerringe in Kontakt. Vorzugsweise berührt jede Sicke in einem Punkt jeweils einen der Wälzkörper.
Der Käfig, der die Wälzkörper führt, ist vorzugsweise als zweiteiliger Käfig ausgebildet. Des Weiteren ist es zweckmäßig, wenn der Käfig aus Kunststoff hergestellt ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines oben beschriebenen erfindungsgemäßen Wälzlagers zeichnet sich dadurch aus, dass die Profilierungen der Lagerringe mit einem Verbundwerkstoff befüllt werden. Bei einer beispielhaften Ausführung werden die Profilierungen der Lagerringe mit einem Keramik-Verbundwerkstoff befüllt.
Die Profilierungen der Lagerringe werden beispielsweise vor der Montage befüllt. Alternativ kann die Befüllung der Profilierungen bei bereits zusammengebauten Wälzlagern durchgeführt werden.
Vorzugsweise werden die erfindungsgemäßen Wälzlager in der Automobilbranche verwendet. Ebenso ist das Wälzlager für stationäre Anwendungen geeignet.
Figurenliste
Weitere Einzelheiten, Merkmale, Merkmalskombinationen und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung sowie aus den Zeichnungen. Diese zeigen in:

1 ein beispielhaftes Wälzlager ohne Befüllung in perspektivischer Ansicht,
2 das Wälzlager aus 1 in Schnittansicht,
3 eine beispielhafte Ausführungsform eines Lageraußenrings in perspektivischer Ansicht,
4 den Lageraußenring aus 3 in Schnittansicht,
5 eine beispielhafte Ausführungsform eines Lagerinnenrings in perspektivischer Ansicht,
6 den Lagerinnenring aus 5 in Schnittansicht,
7 eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wälzlagers mit befüllten Profilierungen in Schnittansicht.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In allen Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.
In den 1 und 2 ist eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wälzlagers 1 in unterschiedlichen Ansichten dargestellt. Das Wälzlager 1 ist als Kugellager ausgebildet und weist einen Lagerinnenring 2 sowie einen Lageraußenring 3 auf. Beide Lagerringe 2, 3 sind aus einem Blechband durch spanloses Umformen hergestellt.
Zwischen den beiden Lagerringen 2, 3 sind gemäß 1 eine Vielzahl an Wälzkörpern 4 angeordnet. Die Wälzkörper 4 sind hier als Kugeln ausgebildet und werden in einem zweiteiligen Käfig 5 gehalten und geführt. Der Käfig 5 ist hier als Blechnietkäfig ausgebildet.
Gemäß den 3 bis 6 weisen die beiden Lagerringe 2, 3 jeweils eine wellenförmige Profilierung 6 auf, wobei jede Profilierung 6 aus zwei Sicken 7 besteht. Die zwei nebeneinander angeordneten, in Richtung Rotationsachse des Wälzlagers 1 eingearbeiteten umlaufenden Sicken 7 der beiden Lagerringe 2, 3 bilden die Laufbahnen 8 für die im Wälzlager 1 befindlichen Wälzkörper 4. Jede Sicke 7 ist dabei eine in Umfangsrichtung des Lagerrings 2, 3 umlaufende Vertiefung.
Bei dem Lageraußenring 3 ragen die beiden Sicken 7 in Richtung Rotationsachse des Wälzlagers 1. Das bedeutet, dass die Außenumfangsfläche des Lageraußenrings 3 zwei Vertiefungen aufweist. Dementsprechend weist die Innenumfangsfläche des Lageraußenrings 3 zwei Erhöhungen auf.
Bei dem Lagerinnenring 2 hingegen ragen die beiden Sicken 7 radial von der Rotationsachse des Wälzlagers 1 weg. Das bedeutet, dass die Innenumfangsfläche des Lagerinnenrings 2 zwei Vertiefungen aufweist. Die Außenumfangsfläche des Lagerinnenrings 2 weist somit zwei Erhöhungen auf.
Die Größe der Sicken 7 sowie die Anordnung der Sicken 7 sind an die Wälzkörper 4 angepasst. Des Weiteren sind die Sicken 7, hinsichtlich Größe und Anordnung in axialer Richtung, an beiden Lagerringen 2, 3 identisch ausgeführt. Die Wanddicken der beiden Lagerringe 2, 3 sind ebenfalls identisch ausgebildet.
Gemäß 1 ist das hier dargestellte Wälzlager 1 als Vierpunktlager ausgebildet. Das bedeutet, dass jeder Wälzkörper 4 die Sicken 7 der Lagerringe 2, 3 in vier Punkten berührt.
In der 7 ist ein erfindungsgemäßes Wälzlager 1 dargestellt, deren Sicken 7, das heißt jeweils die Vertiefungen in den Lagerringen 2, 3, mit einem Verbundwerkstoff 9, hier Keramik-Verbundwerkstoff, gefüllt sind und bündig mit dem jeweiligen Lagerring 2, 3 abschließen.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlager
2: Lagerinnenring
3: Lageraußenring
4: Wälzkörper
5: Käfig
6: Profilierung
7: Sicke
8: Laufbahn
9: Verbundwerkstoff

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015220607 A1 [0003]
DE 102004050728 A1 [0004]
DE 102013209201 A1 [0005]

Claims

Wälzlager (1), insbesondere Kugellager, aufweisend einen Lagerinnenring (2), einen Lageraußenring (3) sowie zwischen den beiden Lagerringen (2, 3) in einem Käfig (5) geführte Wälzkörper (4), wobei die Lagerringe (2, 3) durch einen spanlosen Formgebungsprozess hergestellt sind und jeder Lagerring (2, 3) eine Profilierung (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierungen (6), ausgehend von der Rotationsachse des Wälzlagers (1), am Lagerinnenring (2) von radial innen und am Lageraußenring (3) von radial außen mit einem Verbundwerkstoff (9) befüllt sind.
Wälzlager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierungen (6) mit einem Keramik-Verbundwerkstoff (9) befüllt sind.
Wälzlager (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Profilierung (6) eines Lagerrings (2, 3) jeweils aus zwei Sicken (7) ausgebildet ist.
Wälzlager (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei nebeneinander angeordneten Sicken (7) eines Lagerrings (2, 3) die Laufbahn (8) definieren, in der die Wälzkörper (4) abrollen.
Wälzlager (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (1) als Vierpunktlager ausgebildet ist.
Wälzlager (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (5) als zweiteiliger Käfig (5) ausgebildet ist.
Verfahren zum Herstellen eines Wälzlagers (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierungen (6) der Lagerringe (2, 3) mit einem Verbundwerkstoff (9) befüllt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierungen (6) der Lagerringe (2, 3) mit einem Keramik-Verbundwerkstoff (9) befüllt werden.