DE102007011734B4 - Method for producing a bearing arrangement and bearing arrangement - Google Patents
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- F16C2220/06—Shaping by casting in situ casting or moulding
Abstract
Verfahren
zur Herstellung einer Lageranordnung (1), die mindestens einen in
einem Gussgehäuse
(2) angeordneten Lageraußenring
(3) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren
die Schritte aufweist:
a) Erwärmen des Lageraußenrings
(3) oder eines Rohlings des Lageraußenrings (3') zumindest in
einem dem Gussgehäuse
(2) zugewandten Bereich (4) auf eine Temperatur von mindestens 800°C;
b)
Einbringen des erwärmten
Lageraußenrings
(3) in eine Gießform
(5);
c) zumindest teilweises Umgießen des Lageraußenrings (3)
mit dem Material des Gussgehäuses
(2),
wobei nach Schritt a) und vor Schritt b) ein Umformen
des Lageraußenrings
(3) oder des Rohlings des Lageraußenrings (3') erfolgt.Method for producing a bearing arrangement (1) which has at least one bearing outer ring (3) arranged in a cast housing (2),
characterized in that
the method comprises the steps of:
a) heating the bearing outer ring (3) or a blank of the bearing outer ring (3 ') at least in a casting housing (2) facing region (4) to a temperature of at least 800 ° C;
b) introducing the heated bearing outer ring (3) into a casting mold (5);
c) at least partially encapsulating the bearing outer ring (3) with the material of the cast housing (2),
wherein after step a) and before step b) reshape the bearing outer ring (3) or the blank of the bearing outer ring (3 ') takes place.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Lageranordnung, die mindestens einen in einem Gussgehäuse angeordneten Lageraußenring aufweist. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Lageranordnung.The Invention relates to a method for producing a bearing arrangement, the at least one arranged in a cast housing bearing outer ring having. Furthermore, the invention relates to a bearing assembly.
Für die Herstellung von Radnaben-Anordnungen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, werden zumeist Schmiedeteile eingesetzt, die in einteiligen Außengehäusen verwendet werden. Bekannt ist es auch, die Nabenanordnung unter Verwendung von Graugussnaben und entsprechenden Lagerelementen aufzubauen. Bei der Herstellung von Radnaben werden also entweder die benötigten Nabenteile geschmiedet; alternativ werden Graugussnaben mittels Wälzlagern in Gussgehäuse eingebaut.For the production of wheel hub assemblies, especially for motor vehicles, are mostly Forged parts used in one-piece outer housings. Known it is also the hub assembly using gray cast hubs and build corresponding bearing elements. In the preparation of wheel hubs are therefore forged either the required hub parts; Alternatively, gray cast iron hubs are installed by means of roller bearings in a cast housing.
Dies hat erhebliche Kosten zur Folge, wenn das Schmieden ins Auge gefasst wird, was sich aus den Material- und Verarbeitungskosten ergibt. Bei der Lösung unter Verwendung von Graugussnaben sind indes erhebliche Montagekosten erforderlich.This has significant costs if forging is envisaged becomes what results from the material and processing costs. At the solution however, using gray cast iron hubs results in considerable assembly costs required.
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Aus prozesstechnischen Gründen ist es wünschenswert, eine gute Verbindung eines Lageraußenrings mit dem Gehäusematerial zu schaffen.Out procedural reasons it is desirable a good connection of a bearing outer ring with the housing material to accomplish.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine entsprechende Lageranordnung zu schaffen, mit dem bzw. mit der es möglich ist, in einfacher und kostengünstiger Weise eine optimale Verbindung zwischen Lageraußenring und Gehäuse zu schaffen, wobei eine kostengünstige Fertigung sichergestellt werden soll. Weiterhin soll die Gestaltungsmöglichkeit und -freiheit bei der Konstruktion der Radnabe hoch sein. Damit soll eine gewichts- und kostenoptimierte Möglichkeit bestehen, insbesondere die Radnaben von Kraftfahrzeugen herzustellen.Of the The invention is therefore based on the object, a method of the initially called type and to provide a corresponding bearing assembly, with or with the possible is, in easier and less expensive Way to create an optimal connection between bearing outer ring and housing, being a low cost Production should be ensured. Furthermore, the design option and freedom in the construction of the hub be high. In order to should exist a weight and cost-optimized option, in particular to produce the hubs of motor vehicles.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte aufweist:
- a) Erwärmen des Lageraußenrings (oder eines Rohlings des Lageraußenrings) zumindest in einem dem Gussgehäuse zugewandten Bereich auf eine Temperatur von mindestens 800°C;
- b) Einbringen des erwärmten Lageraußenrings in eine Gießform;
- c) zumindest teilweises Umgießen des Lageraußenrings mit dem Material des Gussgehäuses, wobei nach Schritt a) und vor Schritt b) ein Umformen des Lageraußenrings oder des Rohlings des Lageraußenrings erfolgt.
- a) heating the bearing outer ring (or a blank of the bearing outer ring) at least in a region facing the casting housing to a temperature of at least 800 ° C;
- b) introducing the heated bearing outer ring in a mold;
- c) at least partially encapsulating the bearing outer ring with the material of the cast housing, wherein after step a) and before step b) reshaping of the bearing outer ring or the blank of the bearing outer ring takes place.
Hiermit wird in sehr vorteilhafter Weise eine innige, stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Material des Lageraußenrings und dem Gehäuse erreicht.Herewith is in a very advantageous way an intimate, cohesive connection achieved between the material of the bearing outer ring and the housing.
Vorzugsweise erfolgt die Erwärmung des Lageraußenrings oder eines Rohlings des Lageraußenrings gemäß obigem Schritt a) auf eine Temperatur von mindestens 1.000°C. Indes wird bevorzugt die Erwärmung des Lageraußenrings auf eine Temperatur von weniger als 1.200°C vorgesehen. Die Erwärmung des Lageraußenrings (oder eines Rohlings des Lageraußenrings) erfolgt dabei bevorzugt mittels Induktion.Preferably the heating takes place of the bearing outer ring or a blank of the bearing outer ring according to the above Step a) to a temperature of at least 1000 ° C. however is preferred the heating of the bearing outer ring to a temperature of less than 1200 ° C provided. The warming of the Bearing outer ring (or a blank of the bearing outer ring) is preferably carried out by induction.
Der Lageraußenring bzw. der Rohling desselben kann bei seiner Erwärmung gemäß obigem Schritt a) um seine Drehachse rotieren.Of the Bearing outer ring or the blank of the same can during its heating according to the above step a) to his Rotate the rotation axis.
Dabei hat es sich bewährt, wenn das Umformen des Lageraußenrings bzw. des Rohlings ein Erweitern des Durchmessers des Lageraußenrings bzw. des Rohlings an seinem einen axialen Ende umfasst. Ferner kann – zur Unterstützung der Bildung der Laufbahnen – vorgesehen sein, dass das Umformen des Lageraußenrings bzw. des Rohlings ein Verringern des Durchmessers des Lageraußenrings bzw. des Rohlings zwischen seinen axialen Enden umfasst.It has proven useful if the forming of the bearing outer ring or of the blank comprises an enlargement of the diameter of the bearing outer ring or of the blank at its one axial end. Furthermore, it can be provided - to support the formation of the raceways - that the forming of the bearing outer ring or of the blank Ver ring of the diameter of the bearing outer ring or of the blank between its axial ends.
Das Umformen kann durch einen Rollvorgang eines Teils des erwärmten Bereichs des Lageraußenrings bzw. des Rohlings erfolgen.The Forming can be done by rolling a part of the heated area of the bearing outer ring or of the blank.
Das Umgießen des Lageraußenrings gemäß obigem Schritt c) erfolgt bevorzugt durch Grauguss.The recast of the bearing outer ring according to the above Step c) is preferably carried out by gray cast iron.
Die erfindungsgemäße Lageranordnung mit einem Gussgehäuse, in dem mindestens ein Lageraußenring angeordnet ist, zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen zumindest einem dem Gussgehäuse zugewandten Bereich des Lageraußenrings und dem Gussgehäuse eine stoffschlüssige Verbindung vorliegt. Diese ist insbesondere durch Umgießen des erwärmten Lageraußenrings mit dem schmelzflüssigen Material des Gehäuses hergestellt.The Inventive bearing arrangement with a cast housing, in the at least one bearing outer ring is arranged, characterized in that between at least a cast housing facing area of the bearing outer ring and the cast housing a cohesive Connection exists. This is particularly by pouring the heated Bearing outer ring with the molten one Material of the housing produced.
Der Lageraußenring besteht zumeist aus 100Cr6 (Wälzlagerstahl); das Gehäuse besteht bevorzugt aus Grauguss (GG).Of the Bearing outer ring consists mostly of 100Cr6 (bearing steel); the housing is preferably made of cast iron (GG).
Durch den Erfindungsvorschlag wird eine atomare Verbindung, d. h. eine enge stoffschlüssige Verbindung zumindest in einem Kontaktbereich zwischen Lageraußenring und Gehäuse hergestellt; es kommt also zu einer stoffschlüssigen Verbindung insbesondere zwischen dem eingesetzten Wälzlagermaterial des Lageraußenrings und dem Grauguss des Gehäuses.By The invention proposal is an atomic compound, d. H. a tight cohesive connection at least in a contact area between bearing outer ring and housing produced; So it comes to a cohesive connection in particular between the rolling bearing material used of the bearing outer ring and the cast iron of the housing.
Um die stoffschlüssige Verbindung zwischen Lageraußenring und Gehäuse zu begünstigen, insbesondere wenn es sich um die Verbindung des Materials 100Cr6 (Wälzlagerstahl) und Grauguss für das Gehäuse handelt, kann die Zuhilfenahme eines Flussmittels sehr vorteilhaft sein. Beim Umgießen des Stahls mit einem anderen Metall, beispielsweise Aluminium, kann die Bildung einer metallischen Verbindung schwierig sein. In diesem Falle kann es sich bewähren, eine dünne Aktivierungsschicht auf das zu umgießende Teil aufzubringen, bevor dieses umgossen wird.Around the cohesive Connection between bearing outer ring and housing to favor, especially if it is the connection of the material 100Cr6 (Bearing steel) and gray cast iron for the housing The use of a flux can be very beneficial be. When pouring the Steel with another metal, such as aluminum, can the formation of a metallic compound will be difficult. In this Trap can prove itself a thin one Apply activation layer on the part to be cast before this is poured over.
Dadurch kann eine metallische, atomare Verbindung von Lagerstahl und Material des Gehäuses (Grauguss) unter Nutzung der entsprechenden Eigenschaften erfolgen, d. h. Einsatz von preiswertem Material (Grauguss) bei ausreichend strukturstabilem Material des Lageraußenrings (100Cr6 oder SAE1055M).Thereby can be a metallic, atomic compound of bearing steel and material of the housing (Gray cast iron) using the appropriate properties, d. H. Use of inexpensive material (gray cast iron) if sufficient Structurally stable material of the bearing outer ring (100Cr6 or SAE1055M).
Die Lageranordnung ist hinsichtlich des Materialeinsatzes optimiert und damit relativ leicht.The Bearing arrangement is optimized in terms of material usage and thus relatively easy.
Es besteht eine einfache Möglichkeit, das vorgeschlagene Verfahren in bestehende Fertigungsprozesse einzubinden.It there is an easy way integrate the proposed procedure into existing manufacturing processes.
Es kann relativ preiswertes Graugussmaterial für die reine Stützfunktion des Gehäuses an den benötigten Stellen eingesetzt werden.It can be relatively cheap gray cast iron material for the pure support function of the housing at the required Jobs are used.
Möglich ist es, die Prozesswärme für die Umformung des Lageraußenrings zur Aktivierung der Stahloberfläche im sich anschließenden Gießprozess zu nutzen.Is possible it, the process heat for the Forming the bearing outer ring to activate the steel surface in the subsequent casting process to use.
Weiterhin besteht die Möglichkeit der Gewichtsoptimierung durch das Umformen des axialen Endbereichs des Lageraußenrings zu einem Flansch aus Lagermaterial.Farther it is possible the weight optimization by forming the axial end portion of the bearing outer ring to a flange of bearing material.
Es ist auch möglich, einen Wälz- oder Rollierprozess einzusetzen, der die Laufbahnkontur auf der Innenseite der Radnabe von außen her beeinflusst.It is possible, too, a rolling or Rollierprozess use, the raceway contour on the Inside of the wheel hub from the outside influenced.
Insbesondere ist ein Roll-Drücken von heißem (glühendem) Lagerstahl statt des sonst üblichen teuren und unflexiblen Tiefziehens möglich.Especially is a roll-pressing of hot (Burning) Bearing steel instead of the usual expensive and inflexible deep drawing possible.
Die Lageranordnung gemäß dem Erfindungsvorschlag integriert die jeweiligen Eigenschaften von Grauguss und Wälzlagerstahl durch eine intensive Materialverbindung und lässt sich dennoch in einfacher Weise in bestehende Produktionsprozesse eingliedern.The Bearing arrangement according to the invention proposal integrates the respective properties of gray cast iron and bearing steel through an intensive material connection and can still be in easier Integrate way into existing production processes.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:In the drawing is an embodiment of Invention shown. Show it:
In
Das
Induktionserwärmungs-Werkzeug
In
einem zweiten Prozessschritt gemäß
In
einem weiteren, dritten Prozessschritt ist gemäß
Durch
Schwenken des Induktionserwärmungs-Werkzeugs
In
In
Das
sich ergebende Lagerteil ist in
Das hergestellte Formteil kann als stahlverstärkte Grauguss-Radnabe bezeichnet werden. Der Materialeinsatz ist optimal, d. h. der hochfeste Stahl des Lageraußenrings ist optimal geformt und wird durch das umgebende Gehäuse gestützt.The manufactured molding can be referred to as steel reinforced cast iron hub become. The material usage is optimal, d. H. the high strength steel of the Bearing outer ring is optimally shaped and supported by the surrounding housing.
In fachmännischer Weise werden Flussmittel zugegeben, die die optimale Verbindung zwischen den Teilen 2 und 3 beim Gießvorgang sicherstellen.In expert In this way, fluxes are added which are the optimal compound between parts 2 and 3 during the casting process.
Es sei angemerkt, dass nach dem Abschluss der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen eine Endbearbeitung erfolgen kann, namentlich die Feinbearbeitung der Laufbahnen für die Wälzkörper.It It should be noted that after the completion of the invention proposed Measures one Finishing can be done, namely the fine machining of Raceways for the rolling elements.
Während – wie erläutert – die Idee bevorzugt bei Radnaben von Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommt, sind darüber hinaus natürlich noch beliebige andere Anwendungen des Erfindungskonzepts möglich. Beispielsweise seien Stehlagergehäuse oder Radlagerungen von Schienenfahrzeugen genannt.While - as explained - the idea is preferably used in wheel hubs of motor vehicles, are about that out of course any other applications of the inventive concept possible. For example be plummer block housings or wheel bearings of rail vehicles called.
- 11
- Lageranordnungbearing arrangement
- 22
- Gussgehäusecast housing
- 33
- LageraußenringBearing outer ring
- 3'3 '
- Rohling des Lageraußenringsblank of the bearing outer ring
- 44
- dem Gehäuse zugewandter Bereich des Lageraußenringsthe casing facing area of the bearing outer ring
- 55
- Gießformmold
- 66
- Induktionserwärmungs-WerkzeugInduction heating tool
- 77
- Induktionsspuleinduction coil
- 88th
- Formrolleforming roller
- 99
- Formrolleforming roller
- 1010
- Innenabschnittinner portion
- 1111
- KegelrolleTapered roller
- FF
- Kraftforce
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