DE2745527C2

DE2745527C2 - Verfahren zur Herstellung eines einbaufertigen Wälzlager-Außenringes

Info

Publication number: DE2745527C2
Application number: DE2745527A
Authority: DE
Inventors: Roger Annecy Chalansonnet
Original assignee: Societe Nouvelle de Roulements SNR SA
Current assignee: NTN SNR Roulements SA
Priority date: 1976-10-26
Filing date: 1977-10-10
Publication date: 1983-08-11
Also published as: DE2745527A1; FR2372348A1; ES461532A1; FR2372348B1; IT1083040B; GB1530087A; US4189816A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines einbaufertigen Wälzlager-Außenringes, der als ω Verbundlagerring ausgebildet ist, in dem der den Laufring bilder -"e Werkstoff ein anderer ist als der Werkstoff des Körperringes und beide Ringe zuerst konzentrisch durch Schrumpfen miteinander verbunden und dann gerollt werden. ^J5

Es gibt Wälzlager, bei denen miiiJestens ein Ring aus zwei stetigen konzentrisch zueinander angeordneten Metallringen besteht, die heiß aufgeschrumpft sind. Diese Metallringe können aus unterschiedlichen Legierungen bestehen, die unterschiedlichen thermischen ■»< > Behandlungen unterlegen haben, damit sie ihrer Funktion entsprechende mechanische Eigenschaften annehmen. Auf diese Weise kann der Metallring, der den Laufring bildet, eine sehr große Härte besitzen, während der äußere Metallring eine dessen Fertigung -»5 erleichternde geringere Härte oder Festigkeit besitzt.

Bei derartigen Wälzlagern konnte jedoch noch nicht die Festlegung oder Blockierung in Axialrichtung des den Laufring tragenden Rings mit ausreichender Genauigkeit sichergestellt werden, wenn die zwischen » den Lagerringen angeordneten Rollkörper sowohl axialen als auch radialen Beanspruchungen unterliegen. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurde versucht, derartige Wälzlagerringe ausgehend von einem Ring zu erzeugen, der einen aufgeschraubten Lagerring auf- " nimmt, dessen Umfang den Laufring für die Rollkörper bildet. Dieser Lagerring ermöglicht jedoch keine Verwendung herkömmlicher Werkstoffe, deren ausreichende Härte durch geeignete thermische Behandlung der Stücke erreicht ist. Die jeweilige thermische *>o Behandlung (Härtung, Einsatzhärtung) verformt stets den Gewinde-Lagerring oberflächenseitig derart, daß dessen genaue Justierung im Ring sehr schwierig, wenn nicht unmöglich wird. Das ergibt sich daraus, daß die die Lagerringe bildenden Stähle nach ihrer thermischen Behandlung nicht mehr ausreichende Elastizitäts- und Zähigkeitseigenschaften besitzen.
Durch das DE-GM 69 45 830 ist ein Maschinenteil mit daran angeordneter Innenlaufbahn für eine Kugellagerung bekanntgeworden, wobei die Innenlaufbahn von einem auf eine Zylinderfläche des Maschinenteils aufgeschobenen und in eine oder mehrere Ringnuten an der Zylinderfläche eingerollten Rohrstück gebildet ist

Die DE-PS 2 00 923 betrifft ein ein- oder mehrrilliges Kugellager mit verstärkten Läufringen, bei dem entweder nur der eine oder beide Kugellaufringe aus einem gehärteten, ungeteilten, dünnwandigen und infolgedessen federnden Stahlring bestehen, iLier den je ein stärkerer, ungehärteter Verstärkungsring gezogen ist

Die Laufflächen und die Verbindungsflächen eines Lagerrings sind sehr unterschiedlichen mechanischen Bedingungen ausgesetzt. Diese Anforderungen konnten mit den bekannten Ausführungen nicht in zufriedenstellender Weise gelöst werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung ein Lager anzugeben, das den unterschiedlichen mechanischen Bedingungen genügt, die für die Laufflächen und die Verbindungsflächen des Lagerrings mit den Umgebungsgliedern bestehen. Insbesondere soll ein Ring für gehärtete Wälzlager angegeben werden, der mit für weiche oder geglühte Stähle verwendbaren Herstelltechniken herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in dem Patentanspruch gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Der so hergestellte Lagerring wird durch konzentrische Anordnung zweier koaxialer zylindrischer Ringe erhalten, die jeweils aus Metallen von in geglühtem Zustand unterschiedlicher Art hergestellt sind. Im Fall eines Außen-Lagerrings besteht der die Rollbahn tragende Innenring aus für Lager besonders vorgesehenem Chromstahl. Der Außenring, der ggf. Befestigungs-Gewindeöffnungen besitzt, besteht aus Stahl geringen Kohlenstoffgehalts. Die beiden zusammengefügten Ringe sind gewalzt und zeigen sich in Form einer Anordnung, deren Abmessungseigenschaften denen des gewünschten Lagerrings entsprechen.

Die so gebildete Anordnung wird dann einer Wärmebehandlung unterworfen, die für die Lagerstähle spezifiziert ist. Während der Behandlung bei der Transformationsphase zwischen austenitischem und martensitischem Zustand überträgt sich die Dimensionsänderung des Innenrings in eine Volumenvergrößerung, die die Reibung bzw. Schrumpfung zwischen den Ringen begünstigt. Diese sind dadurch drehfest, d. h. in Drehrichtung unbeweglich, und die durch das Walzen auf der Innenfläche des Rings erzeugte Profilform verhindert jede Relativverschiebung in Axialrichtung.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 im Schnitt einen Lagerring für ein einreihiges Wälzlager;

F i g. 2 im Schnitt einen Lagerring für ein zweireihiges Wälzlager;

F i g. 3, 4 Schnitt des Außen- und Innenrings des Lagerrings vorderen Zusamenfügung zum Walzen;

Fig.5 im Schnitt die Anordnung der beiden unter Druck zusammengefügten Ringe;

Fig.6, 7 schematisch die Wälzeinrichtung der in F i g. 5 dargestellten Ringe während zweier Fertigungsschritte;

F i g. 8 im Längsschnitt ein zusammengebautes Wälzlager, das den erfindungsgemäßen Lagerring verwendet.

Wie sich aus den Fig. 1, 2 und 8 ergibt, besteht der Lagerring eines Wälzlagers aus zwei gesonderten Ringen 1 und 2. Der Ring 1 trägt einen oder zwei Lageroder RoHenwege 3 (Fig. 1) oder 4 (Fig.2) für Rollkörper, wie Kugeln 20 (F i g. 8).

Der Ring 2 besteht aus einer korrosionsfesten Legierung, wie einem Stahl mit geringem Kohlenstoffanteil.

Der Lagerring des Wälzlagers wird auf folgende Weise hergestellt: Der Außenring 2 wird ausgehend von einem Rohling 5 (F i g. 3) in üblicher Weise hergestellt. Der Außendurchmesser A und die Breite Cdes Rohlings 5 sind etwas kleiner als der Außendurchmesser B und die Breite D des Rings 2. Der Durchmesser E der Bohrung des Rohlings 5 ist etwas kleiner als der Außendurchmesser Fdes Rohlings 6 des Innenrings 1.

Der aus einem Wälzlager-Stahl hergestellte Rohling 6 kann durch Dreh- oder Schneid-Schritte hergestellt sein oder unter Verwendung von zu Ringen gewalzten und verschweißten Bändern. Die Breite K des Rohlings 6 ist etwas kleiner als die Breite C des Rohlings 5 des Außenrings 2. Im Gegensatz dazu ist dessen Autendurchmesser Fetwas größer als der Durchmesser £der Bohrung des Rohlings 5.

Die beiden Rohlinge 5,6 werden anschließend wie in F i g. 5 dargestellt, aufeinander aufgepreßt und die Seitenflächen des Innenrohlings 6 bleiben von denen des Außenrohlings gleichbeabstandet Die Abmessungsverhältnisse zwischen den beiden Rohlingen 5, 6 sind so bestimmt, daß die Gewichtssumme der beiden Rohlinge gleich der des Verbund-Lagerrings ist.

Die beiden konzentrisch zusammengefügten Rohlinge 5, 6 besitzen die Form einer Anordnung, die radial verformt wird. Der Walzschritt erfolgt so, daß dabei der Außenrohling 5 in einer Halterung eingeschlossen ist, die durch zwei trennbare Schalen oder Formen 7, 8 gebildet ist, deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser B und der Dicke D des herzustellenden Lagerrings entsprechen. Eine Rolle 9 geeigneter Form, deren Profil dem der Rollwege entspricht, wird in eine Dreh- und eine Translations-Bewegung in Richtung des Rohlings 6 versetzt. Während des Walzschritts werden die Rohlinge 5,6 in Axialrichtung und in Radialrichtung verformt, bis sie die Aufnahmekammer 10 ausfüllen, die durch die trennbaren Formen 7, 8 gebildet ist. Sie werden dabei axial formschlüssig miteinander verbunden.

Am Ende dieses Betriebsschritts ist das Profil des Rollwegs des Rings 1, der ausgehend vom Rohling 6 erhalten ist, im Ring 2 eingebettet, der ausgehend vom Rohling 5 erhalten ist.

Die Dreh- und die Translationsbewegung der Rolle 9 ermöglichen so, dem Rohling 6 ein Innenprofil zu geben, das dem Profil der Rollwege entspricht. Es entstehen gewölbte Laufbahren für Kugeln oder Tonnenrollen. ^] Nach dem Rollen wird der Lagerring einer thermischen Härtungs- und Vergütungsbehandliing unterworfen, die der entspricht, die für die jeweiligen Stähie vorgesehen ist. Jeder der den Lagerring bildende Ring 1, 2 unterliegt während dieser Behandlungen Dimensionsänderungen. Die Amplitude dieser Dimensionsänderungen unterscheidet sich wegen des Vorhandenseins von gelöstem Kohlenstoff in der martensitischen Härtungsmaträx für jeden der die Ringe bildenden Stähle.

Eine sorgfältige Wahl der Bedingungen der Wärmebehandlung ermöglicht es, das Auftreten von Beanspruchungen für die Ringe zu begrenzen, die keine Rollbahnen tragen. Dadurch wird eine vollkommene Kohäsion zwischen den beiden Ringen sowohl in radialer als auch in Winkelrichtung erreicht

Eine besonders wichtige Anwendung der Erfindung betrifft die Herstellung von Außen-Lagerringen für zweireihige Schrägkugellager für Vorderräder von Kraftfahrzeugen, von denen in F i g. 8 beispielhaft eine Befestigungsart dargestellt ist.

Bei diesem Beispiel ist der Auße..: Lagerring 21 des Wälzlagers, der durch die Ringe 1 und 2 gebildet ist, einem Innen-Lagerring zugeordnet, der durch zwei Halbringe 24 gebildet ist.

In diesem Fall ist ein Ende der Motorwelle vorgesehen, die einen Zylinderteil aufweist, das in einer ausgekehlten oder geriffelten Nabe 22 aufgenommen ist, die einen Mitnehmerflansch 23 des Fahrzeugrads trägt sowie die beiden Halbringe 24 des Innen-Lagerrings des Wälzlagers. Das (nicht dargestellte) Rad ist stets mittels in Gewindeöffnungen 25 eingeschraubten handelsüblichen Schrauben befestigt. Der den Flansch des Wälzlagers bildende Außenring ist, wie in der Zeichnung dargestellt, über seine geschliffene Seite 26 und die Außenfläche 27 in einer geeigneten Zentrierung aufgenommen, die in einem festen Tragteil 28 vorgesehen ist, das mit dem Fahrzeugkasten über Aufhängungsglieder verbunden ist und das um eine Schwenkachse schwenkbar befestigt ist. wie das beispielsweise bei einem Fahrzeug mit Vorderradantrieb der Fall ist. In diesem Fall ist die Motorwelle einstückig mit einem Teil, das den Kardanantrieb oder die homokinetische Antriebsverbindung bildet oder umschließt, die in der geriffelten Bohrung der Nabe 22 aufgenommen ist.

Es ist dabei festzustellen, daß der Außenring 2 des Lagerrings 21 des Wälzlagers die Fertigung von Teilen ermöglicht, die zur Befestigung des zusammengebauten Wälzlagers auf Umfangsgliedern der Aufhängung geeignet sind, mittels üblicher Techniken, die zur Fertigung von weic'ien und geglühten Stählen verwendet werden, wodurch der Einfluß von Dimensionsänderungen infolge der thermischen Behandlung vermieden bzw. u.itardrückt wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung eines einbaufertigen Wälzlager-Außenringes, der als Verbundlagerring ausgebüdet ist, in dem der den Laufring bildende Werkstoff ein anderer ist als der Werkstoff des Körperringes und beide Ringe zuerst konzentrisch durch Schrumpfen miteinander verbunden und dann gerollt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling (6) des Laufrings (t) und der Rohling m (5) des Körperrings (2) mittels eines Rollwerkzeugs (9) radial verformt werden, daß die Rohlinge (5, 6) eine zwischen trennbaren Formen (7, 8) vorgesehene und in ihren Abmessungen genau bestimmbare Aufnahmekammer (10) soweit füllen, daß die gewünschten Abmessungen des Verbundlagerrings erhalten und eine sichere Aufnahme und Verfestigung der Ringe ineinander in axialer Richtung erreicht wird, worauf der so erhaltene Verbundring einer thermischen Behandlung unterworfen wird, wobei die Werkstoffe für die Ringe so gewählt werden, da3 infolge der thermischen Behandlung die Volumenzunahme des Laufrings (1) größer ist als die Volumenzunahme des Körperrings (2).