DE19914969A1 - Wälzlager-Außenring - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Außenring (1) für ein Wälzlager, insbesondere für ein Radlager, und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Außenrings (1). Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren zeichnet sich dadurch aus, daß der Außenring (1) in einem axialen Teilbereich in radialer Richtung derart aufgeweitet wird, daß eine auf der äußeren Mantelfläche ringförmig umlaufende Vertiefung (12) entsteht. Die Aufweitung erfolgt vorzugsweise mittels eines Freiform-Schmiedeschritts. Der erfindungsgemäße Außenring (1) zeichnet sich dadurch aus, daß seine äußere Mantelfläche eine ringförmig umlaufende Vertiefung (12) aufweist, die aus einer Aufweitung eines axialen Teilbereichs des Außenrings (1) in radialer Richtung resultiert.

Description

Die Erfindung betrifft einen Außenring für ein Wälzlager, insbesondere für ein Radlager, und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Außenrings.

Aus der DE 39 09 557 A1 ist bereits ein Außenring für ein Wälzlager mit Wälzkörpern bekannt, die auf Laufflächen an der Innenseite des Außenrings abrollen. Die Formgebung der Innenseite des Außenrings ist dabei durch die Funktionalität der Laufflächen im wesentlichen festgelegt. Bezüglich der Formgebung der Außenseite des Außenrings besteht dagegen ein gewisser Freiraum der allenfalls durch gewisse Stabiltätskriterien, durch die Einbauumgebung des Wälzlagers und das für die Herstellung des Außenrings gewählte Verfahren eingeschränkt ist. Der bekannte Außenring weist, wie bei derartigen Außenringen allgemein üblich, an seiner Außenseite eine leicht kegelige Oberfläche auf, die im Bereich einer der axialen Endflächen des Außenrings in einen radial nach außen verlaufendem Befestigungsflansch übergeht. Der Befestigungsflansch ist mit Bohrungen versehen, die in einem spitzen Winkel zur Achse des Wälzlagers verlaufen. Bei ähnlichen bekannten Wätzlagern verlaufen die Bohrungen parallel zur Achse des Wälzlagers.

Obwohl die bekannten Außenringe bereits gute Ergebnisse liefern, ist eine weitere Optimierung der äußeren Form und auch des Verfahrens zur Herstellung der Außenringe wünschenswert.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die äußere Form des Außenrings weiter zu optimieren und ein Herstellungsverfahren anzugeben, mit dem ein Außenring mit einer derartig optimierten äußeren Form effizient hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombinationen der Ansprüche 1, 4 und 6 gelöst. Der erfindungsgemäße Außenring zeichnet sich durch eine auf seiner äußeren Mantelfläche umlaufende Vertiefung aus. Die Vertiefung ist axial in einem Bereich angeordnet, in dem die Wandstärke des Außenrings ohne Vertiefung größer ist als ein im Sinne einer ausreichenden Stabilität des Außenrings erforderlicher Wert, so daß die mechanischen Eigenschaften des Außenrings durch die Vertiefung nicht in unzulässiger Weise negativ beeinflußt werden. Die Vertiefung hat den Vorteil, daß sie zu einer Materialeinsparung führt und somit im Hinblick auf den Materialverbrauch eine kostengünstigere Fertigung ermöglicht. Ein weiterer Vorteil der Vertiefung besteht darin, daß sie zu einer deutlichen Reduzierung des Gewichts des Außenrings führt, was insbesondere bei einem Einsatz in einem Radlager wünschenswert ist. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Außenrings besteht darin, daß durch die Vertiefung ein zusätzlicher Freiraum geschaffen wird, was sich insbesondere bei einer beengten Einbauumgebung positiv auswirkt und darüber hinaus das Anbringen von Befestigungsschrauben erleichtert.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht darauf, daß im Rahmen eines Gesenkschmiedeverfahrens zunächst ein verglichen mit bekannten Außenringen relativ dünnwandiger Rohling für den Außenring hergestellt wird und der Außenring anschließend durch einen axialen Freiform-Schmiedeschritt bereichsweise derart aufgeweitet wird, daß er seine endgültige Form erhält. Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß eine Umrüstung ausgehend von bekannten Gesenkschmiedeverfahren relativ leicht möglich ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Vertiefung in der äußeren Mantelfläche des Außenrings ohne Materialabtrag hergestellt wird. Dadurch wird der Werkzeugverschleiß stark reduziert und der Aufwand für die Handhabung der bei spanender Fertigung anfallenden Späne entfällt. Zudem läßt sich mit dem Freiform-Schmiedeschritt eine wesentlich höhere Fertigungsgeschwindigkeit erreichen als mit spanabhebenden Verfahren.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Radlager mit dem erfindungsgemäßen Außenring in Schnittdarstellung,

Fig. 2 den erfindungsgemäßen Außenring vor Durchführung des Freiform- Schmiedeschritts in Schnittdarstellung,

Fig. 3 den erfindungsgemäßen Außenring nach Durchführung des Freiform-Schmiedeschritts und Fertigbearbeitung in Schnittdarstellung,

Fig. 4, 5 und 6 weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Außenrings in Schnittdarstellung und

Fig. 7 einen Außenring gemäß dem Stand der Technik in Schnittdarstellung.

Fig. 1 zeigt ein Radlager mit dem erfindungsgemäßen Außenring in Schnittdarstellung. Das Radlager weist neben dem Außenring 1 zwei Innenringe 2 auf, die konzentrisch innerhalb des Außenrings 1 angeordnet sind und mit ihren Stirnflächen aneinanderstoßen. Die Innenringe 2 werden mittels eines Befestigungsrings 3 zusammengehalten. Zwischen dem Außenring 1 und den Innenringen 2 sind zwei Sätze von Kegelrollen 4 angeordnet, die am Außenring 1 auf Laufflächen 5 und an den Innenringen 2 auf Laufflächen 6 abrollen. Die Kegelrollen 5 werden von Käfigen 7 gehalten. Der Spalt zwischen dem Außenring 1 und einem der Innenringe 2 wird durch eine Dichtung 8 zu einer Seite hin abgedichtet. Zur Befestigung des Radlagers ist an einem aalen Ende des Außenrings 1 eine Schulter 9 ausgebildet, von der sich ein einstückig mit dem Außenring 1 ausgebildeter Befestigungsflansch 10 radial nach außen erstreckt. Der Befestigungsflansch 10 weist Bohrungen 11 zur Aufnahme von Befestigungsschrauben auf. Zwischen dem Befestigungsflansch 10 und dem gegenüberliegenden axialen Ende des Außenrings 1 ist eine ringförmig umlaufende Vertiefung 12 in der äußeren Mantelfläche des Außenrings 1 ausgebildet. Die Wandstärke des Außenrings 1 im Bereich der Vertiefung 12 ist so bemessen, daß die mechanische Stabilität des Außenrings 1 durch die Vertiefung 12 nicht in unzulässiger Weise reduziert wird.

Fig. 2 und 3 zeigen den erfindungsgemäßen Außenring vor bzw. nach dem Freiform-Schmiedeschritt in Schnittdarstellung. Um eine Zuordnung zur Darstellung gemäß Fig. 1 zu erleichtern, ist der Außenring jeweils in seinen fertigbearbeiteten Konturen dargestellt. Tatsächlich erfolgt die Fertigbearbeitung aber erst nach dem Freiform-Schmieden, d. h. die in Fig. 2 und 3 dargestellten Werkstücke weisen in der Realität eine etwas gröbere Form auf.

Das Werkstück gemäß Fig. 2 wurde mittels eines Gesenk-Schmiedeverfahrens hergestellt. Beim Gesenkschmieden wird das erwärmte Werkstück in eine Form (Gesenk) eingelegt, dessen Innenkonturen der gewünschten äußeren Gestalt des Werkstücks entsprechen. Ein Schmiedehammer, dessen Außenkonturen der gewünschten Innenform des Werkstücks entsprechen, schlägt dann gegen das im Gesenk liegende Werkstück und formt das Werkstück dabei so um, daß es mit den Innenkonturen des Gesenks und den Außenkonturen des Schmiedehammers übereinstimmt. Die mit diesem Verfahren realisierbaren Werkstückformgebungen sind jedoch dadurch begrenzt, daß der Schmiedehammer wieder zurückgefahren werden muß und das Werkstück wieder aus dem Gesenkt entfernt werden muß. Radiale Vertiefungen an der Innenseite des Werkstücks sind daher nicht möglich, da sich der Radius der Innenseite des Werkstücks in wenigstens eine axiale Richtung vergrößern muß. Für radiale Vertiefungen an der Außenseite des Werkstücks werden geteilte Gesenke benötigt, was zu einem höheren Fertigungsaufwand führt.

Zur Herstellung der in Fig. 3 dargestellten Formgebung mittels Freiform-Schmieden wird das Werkstück nicht in ein Gesenk eingelegt, sondern mittels einer geeigneten Haltevorrichtung "frei" gehalten. Der Schmiedehammer schlägt dann bis zu einem vorgebbaren Haltepunkt gegen das Werkstück. Radiale Vertiefungen an der Außenseite des Werkstücks wie die Vertiefung 12 des Außenrings 1 lassen sich im Freiform-Schmiedeverfahren problemlos herstellen.

Aus einem Vergleich der Fig. 2 und 3 ist erkennbar, daß der Außenring durch den Freiform-Schmiedeschritt aufgeweitet wird, wobei der im Bereich des Befestigungsflansches 10 liegende Abschnitt des Außenrings 1 nicht von der Aufweitung betroffen ist. Durch die Aufweitung des Außenrings 1 erhält die dem Befestigungsflansch 10 axial gegenüberliegende Lauffläche 6 des Außenrings 1 ihre endgültige Orientierung relativ zur Achse des Außenrings 1. Desweiteren wird durch das Aufweiten des Außenrings 1 die ringförmig umlaufende Vertiefung 12 in der äußeren Mantelfläche des Außenrings 1 erzeugt.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Außenrings in Schittdarstellung. Die Ausführungsform gemäß Fig. 4 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 3 dadurch, daß der Außenring 1 auf seiner äußeren Mantelfläche in axialer Richtung verlaufende Verstärkungsrippen 13 aufweist. Durch die Verstärkungsrippen 13 wird die mechanische Stabilität des Außenrings 1 erhöht, so daß eine vorgegebene Stabilitätsanforderung bereits mit einer geringeren Wandstärke des Außenrings 1 erfüllt werden kann als bei Außenringen 1 ohne Verstärkungsrippen 13. Dadurch sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren noch geringere Wandstärken möglich.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Außenrings 1, bei der eine Befestigungsmöglichkeit für eine Bremsscheibe vorgesehen ist. Die dargestellte Ausführungsform des Außenrings 1 ist für den Einsatz bei einem Radlager vorgesehen und weist einen Befestigungsarm 14 auf, über den eine Verbindung zwischen dem Außenring 1 und einer Bremsscheibe hergestellt werden kann. Der Befestigungsarm 14 mündet in den Befestigungsflansch 10 und erstreckt sich in etwa in axialer Richtung.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Außenrings 1, bei der eine weitere Befestigungsmöglichkeit einer Bremsscheibe vorgesehen ist. Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform des Außenrings 1 erfolgt die Befestigung der Bremsscheibe mittels einer Verzahnung 15, die der dem Befestigungsflansch 10 gegenüberliegenden Endfläche des Außenrings 1 benachbart ist und sich in radialer Richtung erstreckt. Die Verzahnung 15 greift in eine entsprechende Verzahnung der Bremsscheibe ein und stellt so eine formschlüssige Verbindung zwischen Außenring 1 und Bremsscheibe her.

Fig. 7 zeigt einen Außenring gemäß dem Stand der Technik in Schnittdarstellung. Die Außenseite des Außenrings 1 verläuft achsparallel oder leicht konisch, wobei der Radius zu der dem Befestigungsflansch 10 gegenüberliegenden Endfläche des Außenrings 1 abnimmt. Eine Vertiefung weist die Außenseite des Außenrings 1 nicht auf.

Bezugsziffern

1

Außenring

2

Innenring

3

Befestigungsring

4

Kegelrolle

5

Lauffläche (Außenring)

6

Lauffläche (Innenring)

7

Käfig

8

Dichtung

9

Schulter

10

Befestigungsflansch

11

Bohrung

12

Vertiefung

13

Verstärkungsrippe

14

Befestigungsarm

15

Verzahnung

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung eines Außenrings für ein Wälzlager, insbesondere für ein Radlager,

• - wobei am Außenring (1) eine innere Mantelfläche und eine äußere Mantelfläche ausgebildet werden,
• - wobei auf der inneren Mantelfläche wenigstens eine Abrollfläche (5) für Wälzkörper (4) ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß
• - der Außenring (1) in einem axialen Teilbereich in radialer Richtung derart aufgeweitet wird, daß eine auf der äußeren Mantelfläche ringförmig umlaufende Vertiefung (12) entsteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (1) durch einen Freiform-Schmiedeschritt aufgeweitet wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Teilbereich, in dem der Außenring (1) aufgeweitet wird einem Ende des Außenrings (1) benachbart ist.

4. Außenring für ein Wälzlager, insbesondere für ein Radlager, mit einer inneren Mantelfläche, auf der wenigstens eine Abrollfläche (5) für Wälzkörper (4) ausgebildet ist, und einer äußeren Mantelfläche, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die äußere Mantelfläche des Außenrings (1) eine ringförmig umlaufende Vertiefung (12) aufweist, die aus einer Aufweitung eines axialen Teilbereichs des Außenrings (1) in radialer Richtung resultiert.

5. Außenring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Vertiefung (12) in axialer Richtung verlaufende Verstärkungsrippen (13) angeordnet sind.

6. Wälzlager, insbesondere Radlager mit einem Innenring (2), einem Außenring (1) und zwischen Innenring (2) und Außenring (1) angeordneten Wälzkörpern (4), wobei der Außenring (1) eine innere Mantelfläche aufweist, auf der wenigstens, eine Abrollfläche (5) für die Wälzkörper (4) ausgebildet ist, und eine äußere Mantelfläche, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die äußere Mantelfläche des Außenrings (1) eine ringförmig umlaufende Vertiefung (12) aufweist, die aus einer Aufweitung eines axialen Teilbereichs des Außenrings (1) in radialer Richtung resultiert.