Innenringbefestigte Rollenhülse und Verfahren zur Herstellung derselben

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine innenringbefestigte Rollenhülse nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 , welche insbesondere vorteilhaft zur Lagerung von Hohlwellen, Zahnrädern oder Planetenträgem in Kraftfahrzeug-Schaltgetrieben anwendbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Rollenhülse.

Hintergrund der Erfindung

In der Wälzlagertechnik ist es allgemein bekannt, dass Rollenhülsen diejenige Bauform von Radial-Rollenwälzlagern sind, welche die kleinste radiale Bauhöhe aufweisen und besonders raumsparende und montagefreundliche Lagerungen mit hoher radialer Tragfähigkeit ermöglichen. Die bekannteste und am häufigsten verwendete Bauform stellt dabei die beispielsweise aus der DE 195 13 668 A1 bekannte gehäuse- bzw. außenringbefestigte Rollenhülse dar, die aus einem in ein Gehäuse einsetzbaren Außenring und einem in diesen Außenring eingesetzten Rollenkranz besteht, der durch einen axial geschlitzten Lagerkäfig aus Kunststoff ohne Käfigschloss sowie aus einer Vielzahl in diesen Lagerkäfig eingesetzter Rollenwälzkörper gebildet wird, die auf einer durch die Innenmantelfläche des Außenrings gebildeten Außenlaufbahn abrollen, wobei die axiale Führung des Rollenkranzes durch zwei an den Axialseiten des Außenrings angeordnete und sich radial nach innen erstreckende Borde erfolgt.

Die Herstellung derartiger außenringbefestigter Rollenhülsen erfolgt gemäß DE 195 13 668 A1 derart, dass aus einer aus einem Blechstreifen ausgestanzten Ronde durch einen ein- oder mehrstufigen Tiefziehvorgang zunächst ein aus einem Boden und einem Mantel bestehendes topfförmiges rotationssymmetrisches Ziehteil geformt wird, wobei der Mantel an seiner dem Boden abgewand- ten Seite eine verringerte Wandstärke aufweist, anschließend der Boden ausgestanzt wird, so dass ein erster Bord entsteht, danach der Mantel im Bereich seiner verringerten Wandstärke beschnitten wird, nachfolgend der Mantel im Bereich der verringerten Wandstärke umgebördelt wird, so dass ein zweiter Bord entsteht, der anschließend durch einen Lochvorgang begradigt wird, bevor nach dem Umformen des Topfes in eine Rollenhülse ein mit Rollenwälzkörpern bestückter, axial geschlitzter Käfig ohne Käfigschloss eingesetzt wird.

Eine zu dieser außenringbefestigten Rollenhülse inverse Bauform stellt die beispielsweise aus den Druckschriften DE 10 2011 007 458 A1 und DE 10 2012 021 687 A1 bekannte wellen- bzw. innenringbefestigte Rollenhülse dar, welche ähnlich wie eine außenringbefestigte Rollenhülse aus einem auf einer Welle oder Achse befestigten Innenring und einem auf diesem Innenring angeordneten Rollenkranz besteht, der durch einen aus zwei Seitenringen und mehreren Verbindungsstegen bestehenden Lagerkäfig sowie aus einer Vielzahl in diesen Lagerkäfig eingesetzter Rollenwälzkörper gebildet wird, die von dem Lagerkäfig in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen gehalten werden und auf einer durch die Außenmantelfläche des Innenrings gebildeten Innenlaufbahn abrollen. Auch bei dieser Bauform erfolgt die axiale Führung des Rollenkranzes durch zwei an den Axialseiten des Innenrings angeordnete gleichlange Borde, die sich hierbei jedoch radial nach außen erstrecken.

Als nachteilig bei dieser Bauform von Rollenhülsen hat es sich jedoch erwiesen, dass hierbei nicht wie bei außenringbefestigten Rollenhülsen die Verwendung eines kostengünstigen axial geschlitzten Lagerkäfigs aus Kunststoff ohne Käfigschloss möglich ist, da die Enden des Lagerkäfigs nicht wie bei außenringbefestigten Rollenhülsen vom Außenring abgestützt werden. Bei der Montage von auf innenringbefestigten Rollenhülsen gelagerten Getriebeteilen ist es somit möglich, dass die lose aneinander anliegenden Enden eines Kunststoff-Lagerkäfigs schwerkraftbedingt aus dem Innenring herausfallen und es zu Problemen bei der Getriebemontage wegen der den Bauraum der Getriebeteile blockierenden Käfigenden kommt. Eine mögliche Lösung dieses Problems wäre es, den offenen Kunststoff-Lagerkäfig mit einem bekannten Käfigschloss verschließbar auszubilden, jedoch hat sich keines dieser Käfigschlösser als haltbar genug für die Anforderungen in einem Getriebe geeignet erwiesen. Eine andere Möglichkeit zur Lösung des geschilderten Problems wäre es, einen geschlossenen Lagerkäfig aus einem Stahlblech zu verwenden, der dann vor dem Umbördeln des zweiten Bordes in den Innenring eingesetzt wird und nach dem Um bördeln des zweiten Bordes zusammen mit dem Innenring der notwendigen Wärmebehandlung unterzogen wird. Hierzu müsste jedoch der erhöhte Fertigungs- und Materialaufwand für die Herstellung der innenringbefestigten Rollenhülse in Kauf genommen werden.

Aufgabe der Erfindung

Ausgehend von den dargelegten Nachteilen der Lösungen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine innenringbefestigte Rollenhülse zu konzipieren, deren Rollenkranz mit einem kostengünstigen axial geschlitzten Lagerkäfigs aus Kunststoff ausgebildet werden kann, dessen lose aneinander anliegenden Enden nicht schwerkraftbedingt aus dem Innenring herausfallen können. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung einer innenringbefestigten Rollenhülse bereitzustellen.

Beschreibung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Rollenhülse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart gelöst, dass durch Ausbildung des Innenrings mit einem Bord, der einen größeren Außendurchmesser als der andere Bord am Innenring aufweist, sowie durch Ausbildung dieses Bordes mit einem zu den Rol- lenwälzkörpern axial abgebogenen Randbereich der Innenring als fertig geformtes und wärmebehandeltes Bauteil herstellbar sowie als Lagerkäfig ein axial geschlitzter Kunststoffkäfig einsetzbar ist, dessen einer Seitenring von dem axial abgebogenen Randbereich des Bordes mit dem größeren Außendurchmesser radial umschlossen wird und den Rollenkranz somit im Innenring fixiert. Bevorzugte Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäß ausgebildeten Rollenhülse werden in den Unteransprüchen 2 bis 5 beschrieben.

Danach ist es gemäß Anspruch 2 bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Rollenhülse vorgesehen, dass der eine Seitenring des Lagerkäfigs einen größeren Außendurchmesser als der andere Seitenring des Lagerkäfigs aufweist und beide Seitenringe durch im Profilquerschnitt Z-förmige Verbindungsstege miteinander verbunden sind. Die Ausbildung des Lagerkäfigs mit einem Seitenring, dessen Außendurchmesser kleiner als der des anderen Seitenrings ist, ist dabei notwendig, um diesen Seitenring unter den axial abgebogenen Randbereich des Innenrings, dessen Außendurchmesser wiederum kleiner als der Abrolldurchmes- ser der Rollenwälzkörper sein muss, anordnen zu können. Der Z-förmige Profilquerschnitt der Verbindungsstege hat zudem den Vorteil, dass dadurch deren an den Außendurchmesser der Rollenwälzkörper angepasste Kontaktflächen zu den Rollenwälzkörpern vergrößert werden und somit die Käfigführung verbessern. Denkbar wäre es jedoch auch, die beiden Seitenringe des Lagerkäfigs mit einfachen, schräg abfallenden Verbindungsstegen miteinander zu verbinden.

Nach Anspruch 3 ist es ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäß ausgebildeten Rollenhülse, dass der Seitenring des Lagerkäfigs mit dem größeren Außendurchmesser den Bord am Innenring mit dem kleineren Außendurchmesser mit einem Spaltabstand radial umschließt und der Lagerkäfig als wälzkörpergeführter Lagerkäfig ausgebildet ist. Bei entsprechender Oberflächenbearbeitung der um laufenden Ringfläche des Bordes mit dem kleineren Außendurchmesser ist es jedoch auch möglich, den Lagerkäfig auf diesem Bord zu führen.

Gemäß Anspruch 4 zeichnet sich die erfindungsgemäß ausgebildete Rollenhülse darüber hinaus noch dadurch aus, dass der einen größeren Außendurchmesser aufweisende Bord des Innenrings mit einer geringeren Materialstärke als der einen kleineren Außendurchmesser aufweisende Bord des Innenrings ausgebildet ist. Die geringere Materialstärke des Bordes mit dem größeren Außendurchmesser wird dabei durch einen entsprechenden Kalibriervorgang wäh- rend der Herstellung der Rollenhülse hergestellt und soll eine Faltenbildung an den Bordflächen axial abgebogenen Randbereich der Innenring beim Umbiegen des Bordes in seine Endposition vermeiden.

Schließlich wird es als vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäß ausgebildeten Rollenhülse durch Anspruch 5 noch vorgeschlagen, dass das axiale Schlitzen des Lagerkäfigs axial mittig durch einen seiner Verbindungsstege hindurch erfolgt und die gegenüberliegenden Enden des Lagerkäfigs ohne Verbindungsschloss lose aneinander anliegen. Dies hat sich hinsichtlich der Stabilität des Lagerkäfigs als am vorteilhaftesten erwiesen. Unter Inkaufnahme des Nachteils, den Rollenkranz mit einem Rollenwälzkörper weniger bestücken zu können, ist es jedoch auch möglich, den Lagerkäfig durch eine seiner Taschen hindurch axial zu schlitzen.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Rollenhülse weist somit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Rollenhülsen den Vorteil auf, dass durch Ausbildung des Innenrings mit einem Bord, der einen größeren Außendurchmesser als der andere Bord am Innenring aufweist, sowie durch Ausbildung dieses Bordes mit einem zu den Rollenwälzkörpern axial abgebogenen Randbereich der Rollenkranz mit einem kostengünstigen axial geschlitzten Lagerkäfigs aus Kunststoff ausgebildet werden kann, dessen einer Seitenring unter den axial abgebogenen Randbereich des Bordes mit dem größeren Außendurchmesser derart geschoben werden kann, dass die lose aneinander anliegenden Enden des Rollenkranzes nicht mehr schwerkraftbedingt aus dem Innenring herausfallen können.

Der zweite Teil der gestellten Aufgabe der Erfindung wird nach dem unabhängigen Anspruch 6 erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung der beschriebenen Rollenhülse gelöst, welches folgende Schritte umfasst: a) Ausstanzen einer Ronde aus einem Blechstreifen aus einem Durchhärteoder Einsatzhärtestahl; b) Tiefziehen der Ronde zu einem topfförmigen Ausgangsteil, wobei ein abgewinkelter umlaufender Topfrand den einen kleineren Außendurchmesser aufweisenden Bord und die Außenmantelfläche der Topfwand die Innenlaufbahn sowie den einen größeren Außendurchmesser aufweisenden Bord des Innenrings bildet; c) Kalibrieren des Teils der Außenmantelfläche der Topfwand, der den einen größeren Außendurchmesser aufweisenden Bord des Innenrings bildet, auf eine geringere Materialstärke; d) Planschlagen des einen kleineren Außendurchmesser aufweisenden Bordes des Innenrings; e) Ausstanzen des Bodens des topfförmigen Ausgangsteils entlang der Innenmantelfläche der Topfwand; f) Beschneiden des abgewinkelten Topfrandes auf den Fertigdurchmesser des einen kleineren Außendurchmesser aufweisenden Bordes; g) Anformen des zur Fixierung des Lagerkäfigs axial abgebogenen Randbereichs an dem einen größeren Außendurchmesser aufweisenden Bord durch Biegepressen; h) Umbiegen des einen größeren Außendurchmesser aufweisenden Bordes durch Biegepressen zum fertig geformten Innenring (2) mit zwei nach außen gerichteten Borden; i) Wärmebehandlung des fertig geformten Innenrings durch Härten und Anlassen; j) Aufweiten des axial geschlitzten Kunststoff-Lagerkäfigs soweit, dass dieser über den Bord mit dem kleineren Außendurchmesser in den Innenring eingeschoben werden kann; k) Überlappen der Enden des Lagerkäfigs derart, dass dieser unter den axial abgebogenen Randbereich des Bordes mit dem größeren Außendurchmesser geschoben werden kann; I) Entspannen des Lagerkäfigs derart, dass dessen Enden lose aneinander anliegen und Einsetzen der Rollenwälzkörper in die zwischen den Verbindungsstegen gebildeten Taschen des Lagerkäfigs.

Für den Fall, dass eine höhere Genauigkeit der Innenlaufbahn erforderlich ist, kann sich gemäß Anspruch 7 an Schritt i) noch optional eine Oberflächenbearbeitung des Innenrings durch Schleifen der Innenlaufbahn anschließen.

Als alternatives Verfahren zur Herstellung der beschriebenen innenringbefestigten Rollenhülse ist es jedoch auch möglich die Verfahrensschritte a) bis h) durch folgende erste Schritte zu ersetzen: a) Herstellen einer hohlzylindrischen Ausgangshülse durch Ablängen eines Ringabschnitts von einem Rohr oder von einem kartuschenförmigen Tiefziehteil aus einem Durchhärtestahl; b) Einformen zweier umlaufender Nuten in die Randbereiche der Außenmantelfläche der Ausgangshülse zur Herstellung von Bördelkanten für die Borde; c) Umbördeln des zur Fixierung des Lagerkäfigs axial abgebogenen Randbereichs an einem der Ränder der Ausgangshülse; d) Herstellen des fertig geformten Innenrings mit den Borden durch radial nach außen gerichtetes Umbördeln der axialen Endbereiche der Ausgangshülse;

Hieran würden sich dann wieder die Schritte i) bis I) des zuerst genannten Herstellungsverfahrens anschließen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäß ausgebildeten Rollenhülse wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Rollenhülse; Figur 2 den Schnitt A - A nach Figur 1 durch die erfindungsgemäß ausgebildete Rollenhülse;

Figur 3 die Einzelheit Z der Schnittansicht durch die erfindungsgemäß ausgebildete Rollenhülse gemäß Figur 2;

Figur 4 die Einzelheit Y der Schnittansicht durch die erfindungsgemäß ausgebildete Rollenhülse gemäß Figur 2;

Figur 5 eine räumliche Gesamtansicht der erfindungsgemäß ausgebildeten Rollenhülse.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Aus den Figuren 1 , 2 und 5 geht jeweils eine innenringbefestigte Rollenhülse 1 hervor, die aus einem auf einer nicht dargestellten Welle oder Achse befestigten Innenring 2 und aus einem auf diesem Innenring 2 angeordneten Rollenkranz 3 besteht. Der Rollenkranz 3 wird dabei, wie in den Figuren 3, 4 und 5 zu sehen ist, durch einen aus zwei Seitenringen 5, 6 und mehreren Verbindungsstegen 7 bestehenden Lagerkäfig 4 sowie aus einer Vielzahl in diesen Lagerkäfig 4 eingesetzter Rollenwälzkörper 8 gebildet, die von dem Lagerkäfig 4 in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen gehalten werden und auf einer durch die Außenmantelfläche des Innenrings 2 gebildeten Innenlaufbahn 9 abrollen. Zur axialen Führung des Rollenkranzes 3 im Innenring 2 sind in bekannter Weise an den Axialseiten des Innenrings 2 zwei Borde 10, 11 angeordnet, die sich radial nach außen erstrecken.

Um bei einer derartigen Rollenhülse 1 den Innenring 2 als fertig geformtes und wärmebehandeltes Bauteil herstellen und als Lagerkäfig 4 einen kostengünstigen axial geschlitzten Kunststoffkäfig verwenden zu können, ist, wie insbesondere den Darstellungen der Figuren 3 und 4 zu entnehmen ist, der eine Bord 11 am Innenring 2 mit einem größeren Außendurchmesser als der andere Bord 10 am Innenring 2 ausgebildet sowie dessen Randbereich 12 zu den Rollenwälz- körpern 8 hin axial abgebogen, so dass der eine Seitenring 6 des Lagerkäfigs 4 von dem axial abgebogenen Randbereich 12 des Bordes 11 radial umschlossen wird und den Rollenkranz 3 im Innenring 2 fixiert.

Die Figuren 3 und 4 zeigen des Weiteren, dass der eine Seitenring 5 des Lagerkäfigs 4 hierzu einen größeren Außendurchmesser als der andere Seitenring 6 des Lagerkäfigs 4 aufweist und dass beide Seitenringe 5, 6 durch im Profilquerschnitt Z-förmige Verbindungsstege 7 miteinander verbunden sind.

Ebenso wird durch die Figuren 3 und 4 deutlich, dass der Seitenring 5 des Lagerkäfigs 4 mit dem größeren Außendurchmesser den Bord 10 am Innenring 2 mit dem kleineren Außendurchmesser mit einem Spaltabstand radial umschließt und der Lagerkäfig 4 als wälzkörpergeführter Lagerkäfig ausgebildet ist.

Darüber hinaus ist in den Figuren 3 und 4 auch dargestellt, dass der einen größeren Außendurchmesser aufweisende Bord 11 des Innenrings 2 zur besseren Umformbarkeit mit einer geringeren Materialstärke als der einen kleineren Außendurchmesser aufweisende Bord 10 des Innenrings 2 ausgebildet ist.

Aus dem oberen Bereich der Figur 5 geht schließlich noch hervor, dass das axiale Schlitzen des Lagerkäfigs 4 axial mittig durch einen seiner Verbindungsstege 7 hindurch erfolgt und dass die gegenüberliegenden Enden des Lagerkäfigs 4 ohne Verbindungsschloss lose aneinander anliegen.

Bezugszahlenliste

Rollenhülse

Innenring

Rollenkranz

Lagerkäfig

Seitenring von 4

Seitenring von 4

Verbindungsstege von 4

Rollenwälzkörper

Innenlaufbahn

Bord an 2

Bord an 2

Randbereich von 11