CN104246253B - 滚动体引导保持架和用于对其进行生产的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种滚动体引导保持架，其具有环形元件，该环形元件由板材制成并且具有以成型技术形成的轴向构形并形成多个在圆周方向上顺序排列的滚动体引导结构，其中，环形元件由至少两个在圆周方向上顺序排列地彼此接合的扁材环形段组装而成，这些扁材环形段在构造轴向构形之前的制造步骤中接合起来。

Description

滚动体引导保持架和用于对其进行生产的方法
技术领域
本发明涉及一种滚动体引导保持架，其本身在包括成型技术的生产步骤的情况下由至少一个环形元件制成，并且形成多个在圆周方向上顺序排列的、分别设置用于引导滚动体的引导结构。此外，本发明还涉及一种用于生产这类滚动体引导保持架的方法。
背景技术
由DE 1 625 540 A1公知了一种球轴承保持架，该球轴承保持架由两个具有轴向构形的环形元件组装而成。这两个环形元件结构相同地实施并且轴向地以如下方式构形，即，这两个环形元件在圆周方向上形成顺序排列的截球形兜部(Kalottentaschen)，这些截球形兜部分别通过桥接区段连接。两个环形元件如此组装，即，这两个环形元件通过它们的桥接区段接触，其中，于是在这里分别一致的、彼此面对的截球形兜部一起分别形成球体引导兜部，各一个球体置入到球体引导兜部中。两个通过桥接区段接触的环形元件在桥接区段的区域中通过点焊位置彼此相互焊接。为了生产环形元件，从板材中冲压出环形元件并且在成型模具中以如下方式成型，即，这些环形元件得到用于形成球体引导兜部所需的轴向构形(Axialprofilierung)。
在这种球轴承保持架中不利的是，在从板材中冲压出环形元件时产生了相对多的废料。
发明内容
从已公知的现有技术的所述缺点出发，因此本发明的任务在于，提出如下解决方案，通过该解决方案使在生产滚动体引导保持架时能够降低所发生的制造成本。
根据本发明，该任务通过具有环形元件的滚动体引导保持架解决，该环形元件由板材制成并且具有以成型技术形成的轴向构形并且形成多个在圆周方向上顺序排列的滚动体引导结构，其中，环形元件由至少两个在圆周方向上顺序排列地彼此接合的扁材环形段组装而成，扁材环形段在形成轴向构形之前的制造步骤中彼此连接，尤其是相互焊接。
由此，就能够有利地以从工艺技术的角度来看相对低成本地完成的方式，在生产以成型技术制造的滚动体引导保持架时明显降低边角料产量。本发明尤其证明在生产具有大于140 mm的内直径的滚动体引导保持架时是特别有利的，这是因为在该直径的情况下与构造三个焊接位置相关的工艺成本已经明显低于迄今为止产生的边角料的材料成本。
根据本发明的特别有利的实施方案，在圆周方向上顺序排列地彼此安置的扁材环形段通过嵌接区组装，并且在该嵌接区中沿着在其中彼此面对的棱边区域相互焊接。在此，根据本发明的特别观点，扁材环形段在嵌接区的区域中通过形状锁合(formschlüssig)地交错抓住的接合轮廓彼此连接。在此，接合轮廓形成咬边几何形状，咬边几何形状本身使环形元件彼此在圆周方向上暂时联接。接合轮廓的几何走向优选地如此选择，即，在尽可能短的焊缝长度的情况下得到对环形段的足够的联接。此外，接合轮廓优选地如此造型，即，焊缝在尽可能钝的角度的情况不仅指向环形元件内圆周棱边而且还指向环形元件外圆周棱边。
根据本发明，从板材中切割出，尤其是冲压出扁材环形段。根据本发明，通过将扁材环形段构造为120°环形段的方式可以实现相对高的材料节省。于是，为了由这类扁材环形段接合成环形元件仅需要三个焊接位置。可以以紧密的排序方式从带钢中冲压出120°段。在该冲压步骤过程中，可以在一个步骤中切割出圆弧状的内棱边和外棱边以及接合几何结构。
根据本发明的制造由经焊接的环形元件制成的滚动体引导保持架的方案，不仅适合于生产径向轴承保持架，而且还适合于生产轴向轴承保持架，尤其是深沟球轴承的和角接触球轴承的保持架。尤其是在生产用于深沟球轴承的和角接触球轴承的滚动体引导保持架的情况下，可以如此构建滚动体引导保持架，即，该滚动体引导保持架由第一环形元件和结构相同的镜像对称地安置的第二环形元件组装而成。在此，这些本身结构相同的环形元件优选地以如下方式组装，即，两个环形元件的在环形元件的环形段之间形成的焊接位置彼此相对地在圆周方向上错开，也就是说，焊接位置被不进行焊接的位置搭接(überlappen)。
在工艺技术方面，开篇所述的任务根据本发明还通过用于生产由环形元件制成的滚动体引导保持架的方法解决，环形元件由板材制成并且在成型步骤的情况下获得轴向构形，其中，滚动体引导保持架形成多个在圆周方向上顺序排列的滚动体引导结构，并且其中，在成型步骤之前的方法步骤的情况下由至少两个在圆周方向上顺序排列的彼此接合的扁材环形段组装成环形元件。
根据本发明的方法的特别优选的实施方案，这些扁材环形段在由这些扁材环形段形成的接合位置的区域中彼此相互焊接。
优选地，焊接位置的构造通过激光焊接实现。由此，在焊接变形小的情况下实现高强度的焊接位置。对此备选地，焊接位置也能够构造为加压焊接位置。为此在焊接位置的区域中可以提供局部的材料堆积，材料堆积例如由凸起部区段形成，这些凸起部区段可以在冲压出环形元件时产生。
可以如此制造环形段，即，这些环形段首先具有小的过盈尺寸，并且在联接步骤(Coupierschritt)的情况下进行焊接后首先再次进行裁剪并且必要时进行校准。然而，原则上环形段也可以在其材料宽度方面裁剪成最终尺寸，并且随后仅进行成型并必要时向内冲压。
环形段可以从足够宽的带材中冲掉，并且在此通过冲模直接推入到定位装置中，例如转盘机的环形槽中。然后，在装入环形段后转盘机回转例如120°的相应的角度值，并且下一个环形段从带材中冲掉并且再次推入到转盘机的环形槽中，其中，该下一个环形段与已经位于环形槽中的环形段的连接几何形状发生嵌接。在转盘机的进一步转动后，第三环形段从带材冲掉并装入到空着的环形槽区段中，其中，该第三环形段现在与两个已经位于环形槽中的环形段发生嵌接。在引入第三环形段之前，已经处于环形槽中的环形段已经可以在转盘机中相互焊接。在第三环形段接合进来并且因此在环形槽中有了一个完整的环形元件以后，可以形成两个剩余的焊接位置。然后，将已经焊接好的环形元件从转盘机的环形槽退出并且重新继续该过程。冲压和焊接步骤可以如此实施，即，这些步骤在时间上重叠。在相应的环形元件上形成最后两个焊接位置期间，可以追加带材并且必要时也已进行冲压，其中，在这里形成的环形段要么在清空转盘机后才引入到环形槽中，要么追加另一转盘机。优选地通过轨迹受控地引导的激光束实现焊接。焊接可以必要时在添加焊接材料的情况下，尤其通过焊条进行。然而，优选地，仅通过沿着接合棱边地局部熔化材料构造焊缝。
因此，环形段还可以在要属于冲压过程的工件运动的情况下组装成环形元件。环形段可以在该接合过程的情况下首先仅形状锁合地在转盘机中进行组装，并且然后从转盘机中被取下并且作为预接合的环形元件引入到焊接工位中。
此外，可以将首先冲压出的或者以其他方式切下的环形段在将棱边对齐的情况下接合成堆垛或环形段组，并且然后将该堆垛或环形段组输送给焊接工位，在焊接工位内环形段例如被再次装入转盘机的环形槽中并且在此通过其头部几何形状或尾部几何形状彼此发生嵌接。
焊接连接位置的特别高质量的实施方案可以通过如下方式实现，即，在将环形元件冲掉之前或者在冲掉期间产生接近棱边的材料凸起部，该材料凸起部然后在施行焊接过程的情况下提供材料堆积，材料堆积能够实现焊缝位置的完全填充，从而在焊接位置的区域中不形成沟或者出现其它方式的横截面弱化。
附图说明
下面在多个优选实施方案中参照附图对根据本发明构造的滚动体引导保持架进行详细的阐述。其中：
图1示出用于说明根据本发明的用于形成滚动体引导保持架的环形元件的草图，该环形元件由多个彼此相互焊接的环形段组装而成；
图2示出用于说明用于形成根据图1的环形元件的环形段的构造的草图；
图3示出两件式的球轴承保持架的在成型步骤中由根据图1的环形元件制成的保持架部件的立体图；
图4示出在成型步骤中由根据图1的环形元件制成的轴向滚针轴承保持架的立体图；
图5示出用于轴向球面滚子轴承的在成型步骤中由根据图1的环形元件制成的保持架的立体图；
图6示出用于说明在两个环形段之间实现的、优选过度焊接的接合轮廓的另一个变型方案的草图；
图7示出用于说明实施例的草图，在该实施例中沿着要相互焊接的棱边通过塑性成型形成材料堆积；
图8a示出用于说明实施例的第一草图，在该实施例中通过局部塑性成型也可以实现对在圆周方向上交错形状锁合地抓紧的环形段的轴向固定；
图8b示出用于说明实施例的第二草图，在该实施例中通过局部塑性成型也可以实现对在圆周方向上交错形状锁合地抓紧的环形段的轴向固定；
图9示出用于说明根据本发明的由带材冲压出的环形段的切割位置的草图，这些环形段用于形成用于滚动体引导保持架的接合的环形元件。
具体实施方式
图1以俯视图的形式示出了环形元件，其本身在随后的加工步骤，尤其是成型步骤的情况下，进一步加工成滚动体引导保持架，其中，于是环形元件在成型步骤的情况下获得轴向构形并且总体上获得几何形状，在轴向构形中该环形元件形成多个在圆周方向上顺序排列的滚动体引导结构。
这里所示的环形元件是由板材制成的，并且由至少三个在圆周方向上顺序排列地彼此接合的扁材环形段S1、S2、S3组装而成。这些扁材环形段S1、S2、S3通过接合位置F1、F2、F3接合起来并且在这里还彼此相互焊接。
这里能看到的在圆周方向上顺序排列地彼此安置的扁材环形段S1、S2、S3沿着在接合位置F1、F2、F3内部彼此面对的棱边区域相互焊接。扁材环形段S1、S2、S3在接合位置F1、F2、F3的区域中以如下方式成型，即，这些接合位置F1、F2、F3形成嵌接区，在这些嵌接区内部，扁材环形段S1、S2、S3通过形状锁合地交错抓住的接合轮廓彼此连接。在此，这些接合轮廓，如在这里能看到的那样，形成咬边几何形状，咬边几何形状本身将扁材环形段S1、S2、S3彼此在圆周方向上至少暂时地联接。接合轮廓的几何走向在这里具体如此选择，即，得到扁材环形段S1、S2、S3的足够的联接。
在图2中说明了单个的扁材环形段S1的构造和局部几何形状。扁材环形段S1由板材以如下方式切出，即，该扁材环形段形成120°环形段。为了由这类扁材环形段接合成环形元件，如图1中能看到的那样，仅需要三个焊接位置。120°段可以以紧密的平面顺序从带钢冲压出。在该冲压步骤的情况下，将圆弧状的内棱边和外棱边以及接合几何形状在一个步骤中切出。扁材环形段S1形成头部区段S1K和头部置入区段S1E。头部区段S1K的外轮廓和头部置入区段的内轮廓如此相互协调，即，接着的扁材环形段的头部区段S1K置入到头部置入区段S1E时，两个扁材环形段在轻微的弹性张紧力下交错地安置。只要将接合起来的扁材环形段相互焊接，就开始在一个位置上形成焊缝，使得在焊缝形成期间彼此要连接的环形段基于弹性预张紧力或者由于热影响可以彼此靠近。预张紧力也可以如此选择，即，该预张紧力防止要相互焊接的棱边区域的因热导致的脱开。在这里所示的实施例中，尤其可以在接合轮廓的内区域上，也就是说，在头部区段的舌部尖端Z的棱边上开始形成焊缝，并且分两步骤地从环形元件的内区域向着外缘或内缘构造出焊缝。
在图3中示出了用于滚动体引导保持架的环形元件，该环形元件以成型技术由根据图1的组装的环形元件制成。在这里所示的环形元件中指出了焊接位置W1、W2、W3，沿着焊接位置将各个环形段S1、S2、S3在塑性成型之前的成型步骤中彼此相互焊接。该环形元件与另一个结构相同的环形元件组装成用于深沟球轴承的保持架。这里所示的环形元件形成多个在圆周方向上顺序排列的截球形兜部K，于是，截球形兜部具有配合间隙地与镜像对称地放置的结构相同的环形元件形成球体引导兜部。两个组装的环形元件的连接可以根据球轴承的结构形式在将球体置入到在轴承内环与轴承外环之间形成的轨道空间中之前实现或之后才实现。在深沟球轴承中，两个环形元件的连接典型地在球体置入到轨道空间中之后才实现。
在图4中示出了根据本发明的用于滚动体引导保持架的环形元件的另一实施方案，该滚动体引导保持架类似于根据图3的变体地以成型技术由根据图1的组装的环形元件制成。在这里所示的环形元件中再次指出了焊接位置W1、W2、W3，沿着这些焊接位置将各个环形段S1、S2、S3在塑性成型之前的成型步骤中彼此相互焊接。这里所示的滚动体引导保持架构造为轴向圆柱滚子引导保持架。该滚动体引导保持架形成多个在圆周方向上顺序排列的滚动体引导窗F，这些滚动体引导窗通过引导接片B彼此分开。引导接片B轴向地构形并且形成中间阶梯部B1和接桥部B2、B3。滚动体引导保持架的外缘区域R1在轴向截面中形成折角形廓。滚动体引导保持架的内缘区域R2也在轴向截面中形成折角形廓。在环形元件的内缘区域和/或外缘区域R1、R2中以成型技术地可以镶嵌附加的钢丝环形元件，该钢丝环形元件提高了环形元件的机械强度，尤其是也在焊接位置W1、W2、W3的区域中。
在图5中示出了根据本发明的用于滚动体引导保持架的环形元件的第三实施方案，该滚动体引导保持架类似于根据图3和4的变体地同样以成型技术由根据图1的组装的环形元件制成。在这里所示的环形元件中再次指出了焊接位置W1、W2、W3，沿着这些焊接位置将各个环形段S1、S2、S3在塑性成型之前的成型步骤中彼此相互焊接。这里所示的滚动体引导保持架构造为用于轴向球轴承的球体引导保持架。该球体引导保持架形成多个在圆周方向上顺序排列的滚动体引导窗F，这些滚动体引导窗再次通过引导接片B彼此分开。滚动体引导窗F在成型之后的加工步骤中冲压进以成型技术形成的环形元件中。球体引导保持架的外缘区域R1类似于根据图4的变体地在轴向截面中形成折角形廓。滚动体引导保持架的内缘区域R2也在轴向截面中形成折角形廓。这里，在环形元件的内缘区域和/或外缘区域R1、R2中以成型技术地也可以镶嵌附加的钢丝环形元件，该钢丝环形元件提高了保持架的机械强度，并且跨接过焊接位置W1、W2、W3。
在图6中，以环形元件的一个区段上的俯视图的形式说明了备选的接合轮廓，通过该接合轮廓可以将两个顺序排列的环形段S1、S2彼此连接。该轮廓的特征在于在焊接期间间隙扩张小，并且在圆周方向上要求的材料少。接合轮廓形成两个嵌接舌部Z1、Z2，所述嵌接舌部形状锁合地锚接在相应的互补轮廓中。接合棱边在内缘或外缘上的出口(Auslauf)是相对较钝的，它在这里为接近90°。
在图7中，以横截面草图的形式说明了，如何能够通过在板材上形成凸起部2、3来提供一定的材料堆积，从而能够在尤其是通过激光焊接，使材料堆积熔化后产生基本上平坦的焊接位置。凸起部2、3可以在冲压过程或者之前的压制步骤中通过塑性的材料成型而形成。
在图8a和8b中同样以横截面草图的形式说明了，如何能够通过局部的材料成型来实现环形段S1、S2的轴向固定。因此，可以例如沿着环形段S1的头部棱边K1通过之前的压制步骤构造出凸起部2a、2b，并且在接着的环形段S2的脚部棱边F2上分别构造出凹陷部3a、3b。在接合环形段S1、S2之后，将凸起部2a、2b辗压过去并且变形成图8b中所示的状态。在该状态下，两个环形段S1、S2彼此相对地轴向固定。在必要的情况下，可以将如此形成的连接位置过度焊接。
在图9中示例性地示出了，如何能够以紧密的切割顺序从带材SM冲压出环形段S1。所冲压出的环形段可以直接紧跟着冲压步骤地接合成环形元件并且然后相互焊接。在这里所示的实施例中，环形段S1形成120°的段角度W。只要由三个直接依次从带材SM冲压出的段S1形成环形元件，则保证了在环形元件内部得到基本上相同的材料特性。这对于均匀构造焊接位置是特别有利的。
附图标记列表
2a 凸起部
2b 凸起部
3a 凹陷部
3b 凹陷部
B 引导接片
B2 接桥部
B3 接桥部
F1 接合位置
F2 接合位置
F3 接合位置
K 截球形兜部
K1 头部棱边
R1 外缘区域
R2 内缘区域
S1 扁材环形段
S2 扁材环形段
S3 扁材环形段
S1K 头部区段
S1E 头部置入区段
W 段角度
W1 焊接位置
W2 焊接位置
W3 焊接位置
SM 带材

Claims (9)

1.一种滚动体引导保持架，其具有环形元件，所述环形元件由板材制成并且具有以成型技术形成的轴向构形并且形成多个在圆周方向上顺序排列的滚动体引导结构，其中，所述环形元件由至少两个在圆周方向上顺序排列地彼此接合的扁材环形段(S1、S2、S3)组装而成，所述扁材环形段在构造所述轴向构形之前的制造步骤中接合起来，并且其中，沿着扁材环形段(S1)的头部棱边(K1)通过压制步骤构造有凸起部(2a、2b)，并且在扁材环形段(S2)的脚部棱边(F2)上分别构造有凹陷部(3a、3b)，从而在接合扁材环形段之后将所述凸起部(2a、2b)碾压过去并变形来实现扁材环形段之间的轴向固定，其中，所述凸起部提供材料堆积。
2.根据权利要求1所述的滚动体引导保持架，其特征在于，所述扁材环形段(S1、S2、S3)在嵌接区的区域中通过形状锁合地交错抓住的接合轮廓(F1、F2、F3)彼此连接。
3.根据权利要求1或2所述的滚动体引导保持架，其特征在于，所述扁材环形段(S1、S2、S3)通过焊接位置(W1、W2、W3)彼此相互焊接。
4.根据权利要求1至2中一项所述的滚动体引导保持架，其特征在于，在所述圆周方向上顺序排列地彼此安置的扁材环形段(S1、S2、S3)通过嵌接区组装并且在所述嵌接区中沿着其中彼此面对的棱边区域相互焊接。
5.根据权利要求1至2中一项所述的滚动体引导保持架，其特征在于，所述扁材环形段(S1、S2、S3)由板材切出。
6.根据权利要求1至2中一项所述的滚动体引导保持架，其特征在于，所述扁材环形段(S1、S2、S3)构造为120°环形段。
7.根据权利要求1至2中一项所述的滚动体引导保持架，其特征在于，所述滚动体引导保持架实施为径向轴承保持架并且由第一环形元件和结构相同的镜像对称地安置的第二环形元件组装而成。
8.根据权利要求7所述的滚动体引导保持架，其特征在于，所述环形元件以如下方式组装，即，在所述环形元件的环形段之间形成的焊接位置(W1、W2、W3)在圆周方向上彼此间错开。
9.用于生产由环形元件制成的滚动体引导保持架的方法，所述环形元件由板材制成并且在成型步骤的情况下获得轴向构形，其中，所述滚动体引导保持架形成多个在圆周方向上顺序排列的滚动体引导结构，并且其中，在所述成型步骤之前的方法步骤的情况下，所述环形元件由至少两个在圆周方向上顺序排列地彼此接合的扁材环形段(S1、S2、S3)组装而成，所述扁材环形段在由这些所述扁材环形段(S1、S2、S3)形成的接合位置的区域中彼此连接，并且其中，沿着扁材环形段(S1)的头部棱边(K1)通过压制步骤构造出凸起部(2a、2b)，并且在扁材环形段(S2)的脚部棱边(F2)上分别构造出凹陷部(3a、3b)，从而在接合扁材环形段之后将所述凸起部(2a、2b)碾压过去并变形来实现扁材环形段之间的轴向固定，其中，所述凸起部提供材料堆积，从而能够在通过激光焊接使材料堆积熔化后产生平坦的焊接位置。
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