Bezeichnung der Erfindung

Radialwälzlager, welches nur zerstörend zerlegbar ist, sowie ein Verfahren zu dessen Fertigung

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Radialwälzlager mit einem Außenring, einem Innenring und einer Mehrzahl von Wälzkörpern, wobei die Wälzkörper zwischen Innenring und Außenring angeordnet sind, so dass der Innenring über die Wälzkörper relativ zum Außenring drehbar gelagert ist, und wobei der Außenring einen Innenraum aufweist, in dem der Innenring angeordnet ist, sowie ein Verfahren zu der Fertigung eines oder des Radialwälzlagers.

Radialwälzlager sind in einer Vielzahl von Bauformen bekannt und werden beispielsweise bei Fahrzeugen als Radlager eingesetzt. Bei der belastungsgerechten Auslegung von Wälzlagern ergibt sich ein Spannungsfeld zwischen der Baugröße des Wälzlagers, die bei der geplanten Anwendung den benötigen Bauraum definiert, und der Tragfähigkeit des Wälzlagers. Eine Möglichkeit den Bauraum gering zu halten und zugleich eine akzeptable Tragfähigkeit des Lagers zu erreichen, besteht darin, in das Wälzlager weitere Funktionen zu integrieren.

Die Druckschrift DE 102 60 467 A1 , die wohl den nächst kommenden Stand der Technik bildet, offenbart ein Radialwälzlager für ein Fahrzeug, welches einen einstückig ausgebildeten Außenring-Radflansch aufweist, an dem eine Bremsscheibe und eine Felge montierbar ist. Die Konstruktion benötigt auf- grund fehlender, zusätzlicher Verbindungselemente zwischen Radialwälzlager und Felge bzw. Bremsscheibe nur einen geringen Bauraum.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Radialwälzlager sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung vorzuschlagen, welches einen geringen Bauraum benötigt und zugleich eine hohe Tragfähigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird durch ein Radialwälzlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einem Verfahren zur Fertigung eines oder des Radialwälzlagers mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Bevorzugte und/oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.

Das Radialwälzlager weist einen Außenring, einen Innenring und eine Mehr- zahl von Wälzkörpern auf, wobei der Innenring relativ zu dem Außenring über die Wälzkörper drehbar gelagert ist. Insbesondere rollen die Wälzkörper an der Außenseite des Innenrings und an der Innenseite des Außenrings ab. Die Wälzkörper können beliebiger Bauform sein, also zum Beispiel Rollen, Kugeln oder Nadeln, und optional in einem oder mehreren Wälzkörper- käfigen oder -kränzen, insbesondere unverlierbar geführt sein. Der Innenring kann einstückig ausgebildet sein, bevorzugt ist der Innenring jedoch in axialer Richtung geteilt, insbesondere zweifach geteilt, so dass der Innenring mehrere axiale Innenringabschnitte aufweist.

Der Außenring umgreift einen insbesondere zylinderförmigen Innenraum, in welchem der Innenring und/oder mindestens ein axialer Innenringabschnitt angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Innenring und/oder der mindestens eine Innenringabschnitt vollständig innerhalb des Außenrings integriert und zwar

insbesondere ohne überstand über eine der Stirnseiten des Außenrings.

Erfindungsgemäß ist der Innenraum an einer Stirnseite des Radialwälzlagers durch einen umgeformten Randabschnitt des Außenrings derart abgeschlos- sen, so dass der Innenring und/oder der mindestens eine Innenringabschnitt nur zerstörend aus dem Außenring demontierbar ist. Insbesondere ist der Innenraum auch in Richtung der gegenüberliegenden Stirnseite des Radialwälzlagers so abgeschlossen, dass ein Ausbau des Innenrings und/oder des mindestens einen Innenringabschnitts aus dem Innenraum in diese Richtung verhindert ist. Bevorzugt weist der Innenraum in axialer Richtung beidseitig nur öffnungen mit freien Durchmessern auf, die kleiner als der Außendurchmesser des Innenrings oder des Durchmessers des Innenringbords sind. Alternativ bilden die eingelegten Wälzkörper eine Ausbausperre für den Innenring und/oder den mindestens einen Innenringabschnitt in dem Innen- räum.

Die Erfindung geht dabei von der überlegung aus, dass die Tragfähigkeit eines Lagers wesentlich von dem Durchmesser des Innenrings abhängig ist. Zur Montage des Innenrings müssen jedoch Einschuböffnungen vorgesehen sein, durch die der Innenring einführbar ist. Bislang bestimmte somit der Durchmesser dieser Einschuböffnungen auch die Außenabmessungen des Lagers.

Gemäß der Erfindung ist der Innenraum des Radialwälzlagers an mindes- tens einer Stirnseite des Radialwälzlagers durch einen ungeformten Randabschnitt des Außenrings abgeschlossen. Der entsprechende Umformvorgang wird nach der Montage des Innenrings und/oder des mindestens einen Innenringabschnitts in dem Innenraum durchgeführt, so dass das Radialwälzlager als unverformtes Zwischenprodukt zwar einen entsprechend gro- ßen freien Durchmesser bei der Einschuböffnung für den Innenring bzw. - abschnitt vorsieht, bei dem Endprodukt jedoch die Einschuböffnung im freien Durchmesser durch einen Umformvorgang des Außenrings verkleinert ist. Mit dieser Ausgestaltung des Radialwälzlagers sind die Außenabmessungen

des Radialwälzlagers minimiert, wohingegen die Tragfähigkeit des Radialwälzlagers optimiert ist.

Bevorzugt ist der umgeformte Randabschnitt als topfförmiger Flanschansatz ausgebildet, der in einer Querschnittsebene senkrecht zur axialen Erstreckung des Radialwälzlagers einen gleichmäßig geformten, kreisrunden oder nahezu kreisrunden, freien öffnungs- und/oder Durchgangsbereich aufweist. Auch kann der Durchgangsbereich, insbesondere der topfförmige Flanschansatz, Einformungen oder Unterbrechungen beinhalten.

Das unverformte Zwischenprodukt weist einen unverformten, ebenfalls topf- förmigen Flanschansatz auf, der nach der Montage des insbesondere radäußeren Innenrings bzw. -abschnitts umgeformt, insbesondere gerollt wird. Der montierte Innenring bzw. -abschnitt lässt sich nach dem Umformen, insbesondere Rollen, nur noch durch Zerstörung des Außenrings oder des Innenrings bzw. -abschnitts selbst entfernen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Außenring einstückig ausgebildet. Diese Ausbildung erlaubt eine höhere Stabilität und damit Tragfähig- keit des gesamten Radialwälzlagers. Nachdem bei dem erfindungsgemäßen Radialwälzlager die Durchmesser der stirnseitigen öffnungen des Innenraums so ausgebildet sind, dass ein Ausbau des in dem Innenraum angeordneten Innenrings bzw. -abschnitts nur zerstörend erfolgen kann, kann eine Montage des Innenrings nur mittels der vorgeschlagenen Technik des nachträglichen Umformens des Randabschnitts des Außenrings erfolgen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Innenring geteilt ausgebildet. Diese Ausführungsform wird insbesondere verwendet, wenn die Wälzkörper zwei- beziehungsweise mehrreihig angeordnet sind.

Bei einem geteilten Innenring ist zumindest ein Innenringabschnitt in dem durch den umgeformten Randabschnitt abgeschlossenen Innenraum angeordnet.

Bevorzugt ist das Radialwälzlager als Schrägkugellager oder Kegelrollenlager realisiert. Diese Bauform wird bevorzugt als Radlager bei Fahrzeugen eingesetzt, da die Lager weitgehend spiegelfrei sind. Insbesondere ist das Radialwälzlager als zweireihiges Schrägkugellager ausgebildet.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist dieses als Radlager ausgebildet, wobei der Außenring in einen Radflansch zur Aufnahme für eine Felge und/oder eine Bremsscheibe übergeht. Der Radflansch weist axial ausgerichtete Durchgangsbohrungen optional mit Gewinden, die zur Aufnahme von Radschrauben ausgebildet sind, und/oder ebenso ausgerichtete Bolzen auf, auf die Radmuttern aufschraubbar sind.

Insbesondere bei dieser Weiterbildung ist es bevorzugt, dass der umgeform- te Randabschnitt einen Zentrieransatz und/oder einen Zentrierring für die Felge und/oder die Bremsscheibe bildet. Der Zentrieransatz und/oder -ring umfasst insbesondere eine oder mehrere gestuft angeordnete radial umlaufende, ringförmige Anlagefläche. Außenring, Radflansch und Zentrieransatz sind bevorzugt einstückig ausgebildet.

Der Zentrieransatz kann unterbrochen sein, so dass nur einzelne Segmente zur Zentrierung der Felge dienen.

Diese bevorzugte Weiterbildung unterstreicht nochmals die Vorteile des er- findungsgemäßen Radialwälzlagers gegenüber dem Stand der Technik: Bei bekannten Radialwälzlagern muss der freie Durchmesser der stirnseitigen Einschuböffnung des Wälzlagers im Bereich des Felgensitzes, insbesondere bei zweireihigen Schrägkugellagern, deutlich größer als der Außendurchmesser des Innenrings ausgebildet sein. Wird nun aufgrund höherer Radlas- ten eine höhere Lagertragfähigkeit gefordert, muss der Innenringdurchmes- ser und somit der Durchmesser der Einschuböffnung vergrößert werden, was zwangsläufig zu einer Vergrößerung des Durchmessers des Zentrieransatzes führt. Folglich müssen auch Felge und Bremsscheibe angepasst wer-

den. Derartige änderungen werden in den meisten Anwendungsfällen nicht akzeptiert.

Bei dem erfindungsgemäßen Radialwälzlager weist das unverformte Zwi- schenprodukt als Vorstufe für den Zentrieransatz von Felge und Bremsscheibe einen unverformten Flanschansatz auf, der gegenüber dem Zentrieransatz einen zur Montage von Innenring und optional Käfig bzw. Wälzkörper vergrößerten freien Durchmesser hat. Sind Wälzkörper, Käfig und Innenring montiert, wird anschließend der unverformte Flanschansatz insbe- sondere durch einen Rollier- oder Glattwalzvorgang in den Zentrieransatz umgeformt und damit hinsichtlich des Außendurchmessers in ein Endmaß gebracht, welches beispielsweise die Montage der Felge beziehungsweise der Bremsscheibe erlaubt.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines oder des Radialwälzlagers, insbesondere wie es soeben beschrieben wurde, wobei in einen unverformten Außenring ein Innenring und/oder ein Innenringabschnitt entlang einer Einschubrichtung eingeschoben wird und nachfolgend ein Flanschansatz des Außenrings umgeformt wird, so dass der in dem Innenraum des Außenrings eingeschobene Innenring und/oder Innenringabschnitt, insbesondere nur gegen die Einschubrichtung oder in alle Richtungen, nur zerstörend aus dem Außenring demontierbar ist.

Bevorzugt wird der Flanschansatz mit einer radial umlaufenden Walze, ins- besondere in den Zentrieransatz umgeformt.

Anzumerken ist, dass durch die Erfindung auch Ausführungen mit beidseitig durch dieses Verfahren hergestellte Zentrieransätze bzw. mit beidseitig an Stirnseiten des Radialwälzlagers angeordnete umgeformte Randabschnitte mitumfasst sind

Weitere Vorteile, Merkmale und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie den beigefügten Figuren. Dabei zeigen:

Figur 1 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Radialwälzlagers als Zwischenprodukt während des Zusammenbaus;

Figur 2 das Ausführungsbeispiel in Figur 1 in gleicher Darstellung wäh- rend des Umformens des Flanschansatzes;

Figur 3 das Ausführungsbeispiel in Figur 1 als Endprodukt ebenfalls in gleicher Darstellung;

Figur 4 das Ausführungsbeispiel der vorhergehenden Figuren als Endprodukt im eingebauten Zustand.

Gleiche oder einander entsprechende Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Längsschnitt eines Radialwälzlagers 1 entlang der axialen Erstreckung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Radialwälzlager 1 ist in der Figur 1 während des Zusammenbaus als ein Zwischenprodukt gezeigt.

Das Radialwälzlager 1 weist einen Außenring 2 auf, welcher einstückig mit einem scheibenförmigen Flansch 3 und einem topfförmigen Flanschansatz 4 verbunden ist, die konzentrisch zu einer in axialer Ausrichtung zu montierenden Achse oder Welle (nicht gezeigt) angeordnet sind. Der Flansch 3 weist mehrere Durchgangsöffnungen 5 auf, die azimutal regelmäßig beabstandet angeordnet sind. In den Bereichen der Durchgangsöffnungen 5 ist der Flansch 3 lokal verstärkt. Auf der - nachfolgend als Radseite bezeichneten - Seite ist der Flansch 3 plan ausgebildet und bildet eine Anlagefläche für eine Bremsscheibe (siehe Figur 4). Der Flanschansatz 4 ist an den Flansch 3 an der Radseite mittig oder konzentrisch angeformt und als umlaufender Ring oder rohrförmiger Ansatz ausgebildet.

Das Radialwälzlager 1 ist als zweireihiges Schrägkugellager realisiert und weist dementsprechend einen ersten und einen zweiten Ring 6 bzw. 7 aus Wälzkörpern in Form von Kugeln 8 auf (Kugelkränze 6, 7), wobei jeder Ring 6 bzw. 7 in einem Wälzkörperkäfig 9a bzw. 9b angeordnet ist. Zur radial innenseitigen Führung der Kugeln 8 ist ein geteilter Innenring vorgesehen, der einen ersten axialen Innenringabschnitt 10a zur Führung des ersten Rings 6 und einen zweiten axialen Innenringabschnitt 10b zur Führung des zweiten Rings 7 aufweist.

Der erste axiale Innenringabschnitt 10a ist in der Figur 1 in montierter Position gezeigt, so dass dieser bereits relativ zu dem Außenring 2 drehbar gelagert ist. Der zweite axiale Innenringabschnitt 10b wird in der Figur 1 durch den Flanschansatz 4 hindurch in einen Innenraum des Außenrings 2 geschoben, um dort auf den zweiten Ring 7 aufgesetzt zu werden. Wie sich aus der Figur 1 ergibt, ist das Radialwälzlager 1 als angestelltes Radialwälzlager 1 ausgebildet, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Ring 6 bzw. 7 ein aus dem Außenring 2 radial nach innen ragender, umlaufender Laufbahnsteg 11 angeformt ist, an dem die Kugeln 8 beidseitig abrollen. Der Innendurchmesser oder freie Durchmesser des Laufbahnstegs 11 ist dabei kleiner als der Außendurchmesser des ersten beziehungsweise des zweiten Rings 6 beziehungsweise 7 umlaufender Kugeln 8 ausgebildet, so dass die-

ser einen Endanschlag für den zweiten Ring 7 und folglich für den zweiten axialen Innenringabschnitt 10b bildet. Der den zweiten axialen Innenringabschnitt 10b aufnehmende Innenraum des Außenrings 2 ist durch den Laufbahnsteg 11 so abgeschlossen, dass der zweite axiale Innenringabschnitt 10b nicht zerstörungsfrei durch den Außenring 2 durchgeschoben werden kann.

Die Figur 2 zeigt das Radialwälzlager 1 in Figur 1 bei einem nächsten Schritt der Fertigung, wobei in diesem Schritt der Flanschansatz 4 umgeformt wird, wobei der Innendurchmesser des Flanschansatzes 4 verringert wird.

In dem in der Figur 2 gezeigten Zustand ist der zweite axiale Innenringabschnitt 10b in die spätere Endlage gebracht, so dass auch dieser drehbar gegenüber dem Außenring 2 gelagert ist. In diesem Fertigungsschritt wird der Flanschansatz 4 mit einer umlaufenden Rollier- oder Glattwalze 12 in einen Zentrieransatz umgeformt und zwar derart, dass der freie Innendurchmesser d des Flanschansatzes 4 kleiner als der Außendurchmesser D des zweiten axialen Innenringabschnitts 10b geformt wird. Optional weist die Walze 12 ein Profil auf, so dass in den Flanschansatz Stufen 13 eingeformt werden, die zur Zentrierung von verschiedenen Komponenten (siehe Figur 4) dienen.

Die Figur 3 zeigt den Endzustand des Radialwälzlagers 1 , wobei der nun als Zentrieransatz ausgebildete Flanschansatz 4 derart umgeformt ist, dass ein zerstörungsfreier Ausbau des zweiten axialen Innenringabschnitts 10b nicht möglich ist: Zur Radseite wird der Ausbau durch den umgeformten Flanschansatz 4 und zur Gegenseite durch die an dem Laufbahnsteg 11 anliegenden und als Ausbausperre wirkenden Kugeln 8 des zweiten Rings 7 verhindert.

Zugleich weist der Flanschansatz 4 einen Zentrieraußendurchmesser zur Aufnahme von Felge beziehungsweise Bremsscheibe auf, die gegenüber bekannten Ausführungsformen von Radialwälzlagern mit gleicher Lagerinnenkonstruktion deutlich verringert ist.

Die Figur 4 zeigt schließlich das Radialwälzlager 1 im eingebauten Zustand, wobei auf dem Flansch 3 mittels Befestigungsschrauben 14 eine Bremsscheibe 15 sowie eine Felge 16 montiert sind. Wie sich aus der Darstellung in Figur 4 ergibt werden die verschiedenen Stufen 13 zum einen als Zent- rieransatz für die Bremsscheibe 15 und des Weiteren als Zentrieransatz für die Felge 16 verwendet.

Bezugszeichenliste

1 Radialwälzlager

2 Außenring

3 Flansch

4 Flanschansatz

5 Durchgangsöffnungen

6, 7 Ring, Kugelkranz

8 Kugeln

9a,b Wälzkörperkäfig

10a,b Innenringabschnitt

11 Laufbahnsteg

12 Walze

13 Stufen

14 Befestigungsschrauben

15 Bremsscheibe

16 Felge