DE10063702A1

DE10063702A1 - Schalen-Nadelrollenlager

Info

Publication number: DE10063702A1
Application number: DE10063702A
Authority: DE
Inventors: Hideki Akamatsu; Shingo Kono
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2001-06-28
Also published as: JP2001173666A; US20010006566A1

Abstract

Es wird ein Nadelrollenlager vorgeschlagen, bei dem Behandlungsgas leichter in das Lager während der Aufkohlungs-/Nitrierbehandlung eindringen kann, um die Behandlung im Inneren des Lagers zu unterstützen. Durch einen Einwärtsflansch wird verhindert, dass die Nadelrollen heraustreten, wobei der Einwärtsflansch an einem Ende der äußeren Schale vorgesehen ist und ein Auswärtsflansch an dem anderen Ende der inneren Schale vorgesehen ist, und wobei ein einwärts gebogener Rand, der an dem anderen Ende der äußeren Schale vorgesehen ist, auf der Außenseite des Auswärtsflansches der inneren Schale übereinandergelegt wird, um einen axialen Eingriff zwischen der äußeren Schale und der inneren Schale herzustellen. Die Durchmesserüberlappungsgröße zwischen dem Auswärtsflansch der inneren Schale und dem gebogenen Rand der äußeren Schale ist auf einen minimalen Grenzwert gesetzt, der notwendig ist, um den Eingriff zwischen ihnen so beizubehalten, dass Behandlungsgas in das Lager an dem Überlappungsbereich eindringen kann.

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Schalen-Nadelrollenlager und ein Verfahren zur Herstellung desselben.

Es sind Schalen-Nadelrollenlager bekannt, bei denen eine Vielzahl von Nadelrollen, die durch einen Käfig zurückgehalten werden, innerhalb einer äußeren Schale angeordnet sind. Auch sind sogenannte Vollschale-Nadelrollenlager bekannt, bei denen Nadelrollen nicht durch einen Käfig sondern durch Flansche der äußeren Schale zurückgehalten werden. Auch ist ein Herstellungsverfahren bekannt, bei dem das komplette Lager nach der Montage wärmebehandelt wird, um die Wärmebehandlungsstufe zu vereinfachen, um die Lebensdauer des Lagers durch gleichförmiges Ausführen der Härte zu verlän gern und die Rundheit der äußeren Schale zu verbessern. Nadelrollen werden aber manchmal vorher einer Wärmebehandlung unterworfen (japanische Patentanmeldung 10-237620).

Andererseits ist ein anderer Typ Nadellager bekannt, bei denen die innere und äußere Schale untrennbar miteinander verbunden sind (japanische Patentveröffentlichung 8- 232948). Die Nadelrollenlager dieses Typs haben einen solchen Aufbau, dass durch ei nen Einwärtsflansch verhindert wird, dass die Nadelrollen axial heraustreten, der durch diametrales Einwärtsbiegen eines Endes der äußeren Schale und eines Auswärtsflan sches, der durch diametrales Auswärtsbiegen des anderen Endes der inneren Schale geformt ist. Die innere und äußere Schale sind untrennbar durch Übereinanderlegen ei nes einwärts gebogenen Randes verbunden, der an dem anderen Ende der äußeren Schale auf der Außenseite des Auswärtsflansches der inneren Schale ausgebildet ist, um dadurch axial die äußere Schale und die innere Schale miteinander in Eingriff zu bringen. Auch um zu verhindern, dass sie durch den Zusammenstoß eines Werkzeuges gegen den Einwärtsflansch des äußeren Rings während des Pressens auf eine Welle außer Eingriff gelangen, steht ein Ende der inneren Schale leicht über den Ein wärtsflansch der äußeren Schale über.

Bei den Herstellungsstufen der Schalen-Nadelrollenlager des Typs, bei denen die innere und äußere Schale miteinander verbunden sind, ist es als vorteilhaft zu betrachten, das komplette Lager nach der Montage des Lagers zur Vereinfachung der Wärmebehand lungsstufe wärmezubehandeln.

Bei diesem Typ der Nadelrollenlager besteht ein Problem dahingehend, dass die ge wünschte Oberflächenhärte nicht auf der Laufbahn der inneren und äußeren Schale er zielt wird, da ein Raum, der durch die innere und äußere Schale umgeben wird, gebildet wird, so dass die Neigung besteht, dass das Aufkohlen/Nitrieren ungenügend ist, da das Behandlungsgas für eine solche Behandlung nicht genügend in diesen Raum eindringt.

Ein Ziel dieser Erfindung ist es, ein verbessertes Schalen-Nadelrollenlager des Typs zu schaffen, bei welchem die innere und äußere Schale miteinander verbunden sind und ein Herstellungsverfahren dazu zu schaffen, bei welchem die obigen Probleme gelöst sind.

Gemäß dieser Erfindung wird ein Schalen-Nadelrollenlager geschaffen, mit einer äuße ren Schale, einer inneren Schale, einer Vielzahl von Nadelrollen, die zwischen der äuße ren und der inneren Schale angeordnet sind, wobei die äußere Schale einen Ein wärtsflansch aufweist, der durch diametrales Einwärtsbiegen eines Endes desselben ausgebildet ist und die einen einwärtsgebogenen Rand aufweist, der durch diametrales Einwärtsbiegen des anderen Endes desselben ausgebildet ist, wobei die innere Schale einen Auswärtsflansch aufweist, der durch diametrales Auswärtsbiegen eines Endes der inneren Schale ausgebildet ist, um zu verhindern, dass die Nadelrollen aus dem Lager heraustreten, wobei die äußere Schale und die innere Schale axial miteinander durch Übereinanderlegen eines einwärts gebogenen Randes der äußeren Schale auf die äuße re Fläche des Auswärtsflansches der inneren Schale in Eingriff gebracht werden, da durch gekennzeichnet, dass die Durchmesserüberlappungsgröße zwischen dem Aus wärtsflansch der inneren Schale und dem einwärtsgebogenen Rand der äußeren Schale auf einen minimalen Grenzwert gesetzt ist, der erforderlich ist, um den Eingriff zwischen der äußeren Schale und der inneren Schale beizubehalten.

Da die Durchmesserüberlappungsgröße zwischen dem Auswärtsflansch der inneren Schale und dem einwärtsgebogenen Rand der äußeren Schale klein ist, tritt durch diese Anordnung während der Aufkohlungs-/Nitrierbehandlung das Behandlungsgas leicht durch den Luftspalt an dem Überlappungsbereich und dringt in das Lager ein, um die Aufkohlungs-/Nitrierbehandlung innerhalb des Lagers zu unterstützen.

Als eine andere Einrichtung zum Erleichtern des Eindringens des Behandlungsgases in das Lager kann der Innendurchmesser des Einwärtsflansches der äußeren Schale auf einen Teilkreisdurchmesser (PCD) oder im wesentlichen auf einen PCD der Nadelrollen gesetzt werden. In dieser Anordnung ist es möglich, den Spalt zwischen dem Ein wärtsflansch der äußeren Schale und der äußeren Fläche der inneren Schale zu erhö hen, so dass das Behandlungsgas leicht eindringen kann und auch das Einfüllen von Fett vereinfacht wird.

Auch kann die Plattendicke der äußeren Schale dicker ausgebildet sein verglichen mit der der inneren Schale. Da die Festigkeit der äußeren Schale erhöht wird, ist es mit die ser Anordnung möglich, deren äußere Fläche als z. B. die Laufbahn für einen Nocken stößel zu verwenden.

Bei der obigen Anordnung kann die Ausrichtung der inneren Schale umgekehrt werden. Das heißt, das Schalen-Nadelrollenlager kann eine äußere Schale, eine innere Schale, eine Vielzahl von Nadellagern umfassen, die zwischen der äußeren und der inneren Schale angeordnet sind, wobei die äußere Schale einen Einwärtsflansch aufweist, der durch diametrales Einwärtsbiegen eines Endes desselben ausgebildet ist, wobei die in nere Schale einen Auswärtsflansch aufweist, der durch diametrales Auswärtsbiegen ei nes Endes desselben ausgebildet ist, wobei die äußere Schale und die innere Schale axial miteinander durch Übereinanderlegen des Einwärtsflansches der äußeren Schale auf die Außenfläche des Auswärtsflansches der inneren Schale axial miteinander in Ein griff gebracht wird, wobei die äußere Schale einen einwärtsgebogenen Rand aufweist, der durch diametrales Einwärtsbiegen des anderen Endes desselben ausgebildet ist, um zu verhindern, dass die Nadelrollen aus dem Lager heraustreten, und wobei die Durch messerüberlappungsgröße zwischen dem Einwärtsflansch der äußeren Schafe und dem Auswärtsflansch der inneren Schale auf einen minimalen Grenzwert gesetzt ist, der not wendig ist, um den Eingriff zwischen der äußeren Schale und der inneren Schale beizu behalten.

Da die innere Durchmesserüberlappungsgröße zwischen dem Auswärtsflansch der inne ren Schale und dem Einwärtsflansch der äußeren Schale klein ist, tritt in diesem Fall während der Aufkohlungs-/Nitrierbehandlung Behandlungsgas leicht durch den Spalt an dem Überlappungsbereich und dringt in das Lager ein, um die Aufkohlungs- Nitrierbehandlung innerhalb des Lagers zu unterstützen.

Bei der Herstellung des Schalen-Nadelrollenlagers kann eine Lageranordnung geformt werden, durch Montieren einer ungehärteten äußeren Schale, einer ungehärteten inne ren Schale und gehärteten und angelassenen oder ungehärteten Nadelrollen, und die Lageranordnung wird einer Aufkohlungs-/Nitrierbehandlung und einem Anlassen unter worfen.

Bei der Montage der Lageranordnung kann ein ungehärteter Käfig zum drehbaren Zu rückhalten der Nadelrollen verwendet werden.

Andere Merkmale und Ziele der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Be schreibung ersichtlich, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gemacht wurde, in welcher:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform ist,

Fig. 2A eine Teilschnittansicht der äußeren Schale derselben ist,

Fig. 2B eine Teilschnittansicht einer Lageranordnung derselben ist,

Fig. 3 eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform ist und

Fig. 4 eine Schnittansicht eines Vollnadelrollenlagers ist.

Ausführungsformen dieser Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Das Schalen-Nadelrollenlager (shell type needle roller bea ring), das in Fig. 1 gezeigt ist, hat eine Vielzahl von Nadelrollen 4, die zwischen einer äußeren Schale 4 und einer inneren Schale 2 angeordnet sind und durch einen Käfig 3 zurückgehalten werden.

Die äußere Schale 1 ist ein zylindrisches Element, wobei dessen eines Ende radial ein wärts gebogen ist, um einen Einwärtsflansch (inward flange) 5 zu bilden (Fig. 2A). Die innere Schale 2 ist auch ein zylindrisches Element, wobei dessen eines Ende auf der gleichen Seite wie der Einwärtsflansch 5 ausgebildet ist, um nach außen um eine kleine Abmessung a über den Einwärtsflansch 5 der äußeren Schale 1 hervorzustehen. Das andere Ende der inneren Schale 2 ist diametral nach außen gebogen, um einen Aus wärtsflansch (outward flange) 6 zu bilden. Zwischen der Laufbahn 7 der äußeren Schale 1 und der Laufbahn 8 der inneren Schale 2 sind die Nadelrollen 4 angeordnet, die durch den Käfig 3 zurückgehalten werden. Durch den Einwärtsflansch 5 der äußeren Schale 1 und den Auswärtsflansch 6 der inneren Schale 2 wird verhindert, dass die beiden Enden der Nadelrollen 4, welche einstückig mit dem Käfig 3 ausgebildet sind, sich axial lösen.

Auch ist auf der inneren Fläche der äußeren Schale 1 an dessen anderem Ende die Wanddicke geringfügig vermindert, um diesen Bereich relativ dünn auszuführen. Dieser Bereich ist diametral nach innen gebogen, um einen einwärts gebogenen Rand (inwardly bent edge) 9 zu bilden (siehe den Pfeil von Fig. 2B). Durch Übereinanderlegen dieses einwärtsgebogenen Randes 9 auf die Außenseite des Auswärtsflansches 6 der inneren Schale 2 wird ein axialer Eingriff zwischen der äußeren Schale 1 und der inneren Schale 2 hergestellt.

Bei diesem Schalen-Nadelrollenlager mit diesem Aufbau sind dessen Bestandteile ver arbeitet und montiert, ohne dass sie einer Wärmebehandlung irgendeiner Art, z. B. ohne Kalzinieren, unterworfen würden. Nach der Montage wird die komplette Lageranordnung einer Aufkohlungs-/Nitrierbehandlung unterworfen und dann einem Anlassen unterwor fen, um den Bestandteilen die erforderliche Härte zu verleihen. Aber als Nadelrollen 4 werden einmal zuvor gehärtete und angelassene manchmal verwendet und einmal un gehärtete manchmal verwendet.

Es ist notwendig, dem gesamten Inneren des Lagers Gas bei der Aufkohlungs- /Nitrierbehandlung zuzuführen.

Die erste Anordnung ist so festgelegt, dass die Durchmesserüberlappungsgröße (dia metric overlap amount) b zwischen dem gebogenen Rand 9 der äußeren Schale 1 und dem Auswärtsflansch 6 der inneren Schale 2 auf einen minimalen Grenzwert (z. B. 0,5 mm) gesetzt ist, der notwendig ist, um den Eingriff zwischen der inneren und äußeren Schale beizubehalten. Je größer die Überlappungsgröße ist, desto größer ist die Dicht fähigkeit an diesem Bereich. Umgekehrt, je kleiner die Überlappungsgröße ist, desto ge ringer ist die Dichtfähigkeit, so dass das Behandlungsgas durch den Spalt an dem Ü berlappungsbereich hindurchtreten kann und in das Lager eindringen kann.

Die zweite Anordnung ist so festgelegt, dass der Innendurchmesser des Einwärtsflan sches 5 der äußeren Schale 1 auf einen größtmöglichen Wert gesetzt ist. Speziell ist dieser auf einen Teilkreisdurchmesser (pitch circle diameter) (PCD) oder im wesentli chen auf den PCD der Nadelrollen 4 gesetzt. Durch diese Anordnung erhöht sich der Spalt zwischen dem Einwärtsflansch 5 der äußeren Schale 1 und der inneren Schale 2, so dass Gas leicht hindurchtreten kann. Auch wird das Einfüllen von Fett leichter.

Die Plattendicke der äußeren Schale 1 ist manchmal auf einen Wert gesetzt, der größer ist, als der der inneren Schale 2. Diese Anordnung wird eingeführt, wenn die äußere Schale 1 als eine Laufbahn für einen Nockenstößel durch Erhöhen deren Festigkeit ver wendet wird.

Spezifische Figuren in der obigen Ausführungsform werden in Tabelle 1 gezeigt.

Als nächstes wird in einer anderen Ausführungsform, die in Fig. 3 gezeigt ist, die Position der inneren Schale 2 umgekehrt, wobei der Einwärtsflansch 5 der äußeren Schale 1 und der Auswärtsflansch 6 der inneren Schale 2 übereinanderliegen, und deren Durchmes serüberlappungsgröße b ist auf einen minimalen Grenzwert gesetzt, der für den Eingriff zwischen der inneren und äußeren Schale 1, 2 erforderlich ist. Auch ist das andere Ende der äußeren Schale 1 relativ dünn ausgebildet, und ein einwärts gebogener Rand 9 ist durch Biegen dieses Bereiches vorgesehen, um zu verhindern, dass die Nadelrollen 4 sich axial lösen. Das andere Ende der inneren Schale 2 steht nach außen um eine kleine Abmessung a über den einwärts gebogenen Rand 9 der äußeren Schale 1 hervor. Ande re Strukturen und das Herstellungsverfahren sind die gleichen, wie oben.

In diesen Ausführungsformen wurde eine Beschreibung der Schalen-Nadelrollenlager des Typs gemacht, bei denen die Nadelrollen 4 durch den Käfig 3 zurückgehalten wer den und für deren Herstellungsverfahren gemacht. Das gleiche gilt auch für sogenannte Voll-Lager (full type bearings), wie in Fig. 4 gezeigt ist. In diesem Fall ist kein Käfig vor gesehen, und die beiden Enden der Nadelrollen 4 stoßen an den Einwärtsflansch 5 der äußeren Schale 1 und die beiden Enden der Nadelrollen 4 stoßen an den Ein wärtsflansch 5 der äußeren Schale 1 und den Auswärtsflansch 6 der inneren Schale 2 an. Da die anderen Strukturen und das Herstellungsverfahren die gleichen wie oben sind, sind nur die gleichen Bezugszahlen für die gleichen Teile hinzugefügt, und deren Beschreibung wurde weggelassen.

Wie oben beschrieben, werden in einem Schalen-Nadellager des Typs, bei dem die in nere und äußere Schale miteinander verbunden sind, wobei die Nadelrollen zwischen der äußeren Schale und der inneren Schale angeordnet sind, es möglich, auf genügende Weise Behandlungsgas in das Lager bei der Aufkohlungs-/Nitrierbehandlung eindringen zu lassen, welche nach Montage des Lagers ausgeführt wird, so dass die Wirkung der Behandlung, wie z. B. das Härten der Laufbahnen sich auf das gesamte Lager erstreckt.

TABELLE 1

Claims

1. Schalen-Nadelrollenlager, mit einer äußeren Schale (1), einer inneren Schale (2), einer Vielzahl von Nadelrollen (4), die zwischen der äußeren Schale (1) und der inne ren Schale (2) angeordnet sind, wobei die äußere Schale (1) einen Einwärtsflansch (5) aufweist, der durch diametrales Einwärtsbiegen eines Endes desselben ausgebil det ist und die einen einwärts gebogenen Rand (9) aufweist, der durch diametrales Einwärtsbiegen des anderen Endes desselben ausgebildet ist, wobei die innere Schale (2) einen Auswärtsflansch (9) aufweist, der durch diametrales Auswärtsbie gen eines Endes der inneren Schale (2) ausgebildet ist, um zu verhindern, dass die Nadelrollen (4) aus dem Lager heraustreten, wobei die äußere Schale (1) und die in nere Schale (2) miteinander durch Übereinanderlegen eines einwärts gebogenen Randes (9) der äußeren Schale (1) auf die äußere Fläche des Auswärtsflansches (6) der inneren Schale (2) axial in Eingriff sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesserüberlappungsgröße (b) zwischen dem Auswärtsflansch (6) der inneren Schale (2) und dem einwärts gebogenen Rand (9) der äußeren Schale (1) auf einen minimalen Grenzwert gesetzt ist, der erforderlich ist, um den Eingriff zwischen der äußeren Schale (1) und der inneren Schale (2) beizubehalten.

2. Schalen-Nadelrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der In nendurchmesser des Einwärtsflansches (5) der äußeren Schale (1) auf im wesentli chen den Teilkreisdurchmesser der Nadelrollen (4) gesetzt ist.

3. Schalen-Nadelrollenlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Schale (1) eine kleinere Dicke als die der inneren Schale (2) hat.

4. Schalen-Nadelrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass ein Ende der inneren Schale (2) nach außen über den Ein wärtsflansch (5) des Außenringes hervorsteht.

5. Schalen-Nadelrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass die Nadelrollen durch einen Käfig (3) zurückgehalten werden.

6. Schalen-Nadelrollenlager mit einer äußeren Schale (1), einer inneren Schale (2), ei ner Vielzahl von Nadelrollen (4), die zwischen der äußeren Schale (1) und der inne ren Schale (2) angeordnet sind, wobei die äußere Schale (1) einen Einwärtsflansch (5), der durch diametrales Einwärtsbiegen eines Endes desselben ausgebildet ist, wobei die innere Schale (2) einen Auswärtsflansch (6) aufweist, der durch diametra les Auswärtsbiegen eines Endes desselben ausgebildet ist, wobei die äußere Schale (1) und die innere Schale (2) axial miteinander durch Übereinanderlegen des Ein wärtsflansches (5) der äußeren Schale (1) auf die Außenfläche des Auswärtsflan sches (6) der inneren Schale (2) axial in Eingriff gebracht wird, wobei die äußere Schale (1) einen einwärts gebogenen Rand (9) aufweist, der durch diametrales Ein wärtsbiegen des anderes Endes desselben ausgebildet ist, um zu verhindern, dass die Nadelrolle (4) aus dem Lager heraustreten, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesserüberlappungsgröße (b) zwischen dem Einwärtsflansch (5) der äußeren Schale (1) und dem Auswärtsflansch (6) der inneren Schale (2) auf einen minimalen Grenzwert gesetzt ist, der erforderlich ist, um den Eingriff zwischen der äußeren Schale (1) und der inneren Schale (2) beizubehalten.

7. Verfahren zur Herstellung eines Schalen-Nadelrollenlagers nach einem der Ansprü che 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lageranordnung durch Montieren einer ungehärteten äußeren Schale (1), einer ungehärteten inneren Schale (2) und gehärteten und angelassenen oder ungehärteten Nadelrollen (4) gebildet wird und dass die Lageranordnung eine Aufkohlungs-/Nitrierbehandlung und einem Anlassen unterworfen wird.

8. Verfahren zum Herstellen eines Schalen-Nadelrollenlagers nach Anspruch 7, da durch gekennzeichnet, dass beim Montieren der Lageranordnung ein ungehärteter Käfig (3) zum drehbaren Zurückhalten der Nadelrollen (4) verwendet wird.