DE102008011893A1 - Bearing arrangement manufacturing method for passenger car-transmission, involves finely processing track after formation of outer ring, and removing material from surface of track by electricity and/or chemical reactions - Google Patents
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Abstract
Description
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Lageranordnung,
die einen Lagerträger umfasst, an bzw. in dem mindestens
ein Lageraußenring mit einer Laufbahn angeordnet ist, wobei
a) zunächst aus einem umformbaren oder urformbaren Material,
insbesondere aus einem Blechteil, der Lagerträger (
Eine
Lageranordnung dieser Art ist aus der
Der Lagerträger selber wird dann zumeist mittels einer Schraubverbindung mit einem Getriebegehäuse verbunden.Of the Bearing carrier itself is then usually by means of a screw connection connected to a transmission housing.
Die genannte Lösung stellt mithin eine alternative Ausgestaltung zu der bekannten Lagerträgerausbildung dar, bei der in ein Lagerträgerblech Lageraußenringe von Wälzlagern eingesetzt und fixiert werden. Hier definiert der Lageraußenring die Qualität der Lagerung; er wird in bekannter Weise mechanisch spanend bearbeitet.The This solution thus provides an alternative embodiment to the known bearing carrier training in which in a bearing carrier sheet bearing outer rings of rolling bearings be used and fixed. Here defines the bearing outer ring the quality of storage; he is mechanically in a known manner machined.
Nachteilig ist bei der oben beschriebenen und vorbekannten Lösung, dass die zumeist durch einen Tiefziehvorgang hergestellte Laufbahn des Lagers hinsichtlich ihrer Maß-, Lage- und insbesondere Formtoleranz für anspruchsvolle Lagerstellen – wie sie insbesondere bei PKW-Getrieben benötigt werden – nicht ausreichend ist. Es ist zwar grundsätzlich möglich, die Laufbahn durch eine mechanische Nachbearbeitung bezüglich ihrer Abmessungen, ihrer Lage und ihrer Form in gewissem Umfang nachzubearbeiten. Dies allerdings stellt einen relativ hohen Kostenaufwand dar, der in der Großserie zumeist nicht tragbar ist.adversely is in the above-described and previously known solution, that is the raceway mostly made by a deep drawing process of the bearing with regard to their dimensional, position and in particular shape tolerance for demanding bearings - as they in particular needed for car transmissions - not enough is. It is possible in principle, the career by a mechanical reworking regarding her Dimensions, their position and shape to some extent nachzubearbeiten. However, this represents a relatively high cost, the in mass production is usually not sustainable.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Lageranordnung sowie eine Lageranordnung der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass es in wirtschaftlicher Weise möglich wird, die Lageranordnung mit hoher Qualität herzustellen. Dies soll mit hoher Prozesssicherheit möglich werden, so dass das Verfahren auch für die Großserienfertigung tauglich ist.Of the The invention is therefore based on the object, a process for the preparation a bearing assembly and a bearing assembly of the aforementioned Re-type it in a way that is economically possible is to produce the bearing assembly with high quality. This should be possible with high process reliability, so that the procedure also for mass production is fit.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist verfahrensgemäß dadurch gekennzeichnet, dass nach der Ausbildung des Lageraußenrings aus dem Material des Lagerträgers eine Feinbearbeitung der Laufbahn durch einen Prozess erfolgt, bei dem mittels Elektrizität und/oder chemischer Reaktionen ein Materialabtrag von der Oberfläche der Laufbahn stattfindet.The Solution of this problem by the invention is according to the method thereby characterized in that after the formation of the bearing outer ring from the material of the bearing carrier a fine machining of Career takes place through a process in which by means of electricity and / or chemical reactions a material removal from the surface the career takes place.
Es ist also vorgesehen, dass eine Nachbearbeitung der Laufbahn des Lageraußenrings erfolgt, allerdings nicht mit klassischer mechanischer Bearbeitung, sondern spanlos.It So it is envisaged that a reworking of the career of the Bearing outer ring is done, but not with classic mechanical processing, but without cutting.
Bevorzugt wird die Feinbearbeitung der Laufbahn durch elektrochemisches Abtragen (ECM) vorgenommen.Prefers is the fine machining of the raceway by electrochemical removal (ECM).
Die Ausformung des Lageraußenrings aus dem Material des Lagerträgers erfolgt bevorzugt durch einen Umformvorgang.The Forming the bearing outer ring of the material of the bearing carrier is preferably done by a forming process.
Nach der Ausformung des Lageraußenrings aus dem Material des Lagerträger und der genannten Feinbearbeitung erfolgt zumeist eine Wärmebehandlung der Oberfläche der Laufbahn. Hierbei handelt es sich bevorzugt um ein Härten, insbesondere um ein Einsatzhärten. Bei dem Harten kann es sich aber auch um ein partielles Harten handeln, insbesondere um ein Induktionshärten oder um ein Laserhärten; ebenfalls möglich ist es, dass das das Harten ein Durchhärten, insbesondere ein martensitisches oder bainitisches Harten, ist. Der Härtevorgang erstreckt sich zumindest auf den Bereich der späteren Lagerlaufbahnen.To the formation of the bearing outer ring of the material of the Bearing carrier and said finishing is usually done a heat treatment of the surface of the raceway. This is preferably a hardening, in particular for a case hardening. But it can also be hard to act a partial hard, in particular induction hardening or a laser hardening; is also possible it that hardening a hardening, especially one martensitic or bainitic hard is. The hardening process extends at least to the area of the later bearing races.
Die genannte Feinbearbeitung kann auch so erfolgen und durch die Fertigungsparameter entsprechend gesteuert werden, dass sich auf der Oberfläche der Laufbahn eine gewünschte Oberflächenrauhigkeit ausbildet.The This fine machining can also be done and by the manufacturing parameters be controlled accordingly, that is on the surface the track a desired surface roughness formed.
Eine weitere Verfahrensvariante stellt darauf ab, dass die Feinbearbeitung nach dem Materialabtrag von der Oberfläche der Laufbahn so erfolgt, dass durch vorhergehende Prozesse entstandene Konturen verändert werden. Hierbei ist namentlich an das Glätten von Kanten oder an ein Entgraten gedacht.A further process variant provides that the fine machining after removal of material from the surface of the raceway this is done so that contours created by previous processes to be changed. This is especially due to the smoothing intended for edges or deburring.
Die Lageranordnung, die einen Lagerträger umfasst, an bzw. in dem mindestens ein Lageraußenring mit einer Laufbahn angeordnet ist, wobei der Lagerträger und der Lageraußenring einstückig miteinander aus dem Material des Lagerträgers ausgebildet sind, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass die Laufbahn des Lageraußenrings durch einen Prozess feinbearbeitet ist, bei dem mittels Elektrizität und/oder chemischer Reaktionen ein Materialabtrag von der Oberfläche der Laufbahn stattfindet. Dabei handelt es sich bevorzugt um ein elektrochemisches Abtragen (ECM).The bearing arrangement, which comprises a bearing carrier, on or in which at least one bearing outer ring is arranged with a raceway, wherein the bearing carrier and the bearing outer ring are integrally formed with each other from the material of the bearing carrier, according to the invention characterized in that the raceway of the bearing outer ring a process is finished, in which means Electricity and / or chemical reactions material removal takes place from the surface of the track. This is preferably an electrochemical removal (ECM).
Der Lagerträger besteht bevorzugt aus Stahlblech. Der Lageraußenring kann Bestandteil eines Wälzlagers sein.Of the Bearing carrier is preferably made of sheet steel. The bearing outer ring can be part of a rolling bearing.
Die Lageranordnung ist vorzugsweise Bestandteil eines PKW-Getriebes.The Bearing arrangement is preferably part of a car transmission.
Mit der vorgeschlagenen Vorgehensweise ist es möglich, in sehr wirtschaftlicher Weise einen Lagerträger der eingangs genannten Art zu fertigen, der sich durch eine präzise Geometrie insbesondere hinsichtlich der Lage und Form der Laufbahn des Lagerrings auszeichnet.With the proposed approach is possible in very Economically a bearing support of the aforementioned Art to manufacture, characterized by a precise geometry in particular with regard to the position and shape of the raceway of the bearing ring distinguished.
Das Verfahren arbeitet prozesssicher und ist in einfacher Weise umsetzbar.The Process works reliably and can be implemented in a simple manner.
Es ist nur ein weiterer Arbeitsgang nach dem Härten nötig, durch den die Form, das Maß und die gewünschte Oberfläche der Laufbahn gebildet wird. Auch ein Entgraten oder Konturieren des Lageraußenrings oder gar des Lagerträgers selber ist problemlos im gleichen Prozess möglich.It just one more pass is needed after curing through which the shape, the dimension and the desired Surface of the track is formed. Also a deburring or contouring the bearing outer ring or even the bearing carrier itself is easily possible in the same process.
Möglich ist es ferner, in einfacher Weise eine Mikrostrukturierung der Oberfläche der Laufbahn gemäß gewünschter Vorgaben zu erzeugen, was insbesondere die Oberflächenrauhigkeit anbelangt. Damit kann eine verbesserte Schmierfilmbildung ohne weiteren zusätzlichen (Zeit)Aufwand erreicht werden.Possible it is also easy to microstructure the surface the career in accordance with desired specifications which, in particular, the surface roughness As. This allows improved film formation without further additional (time) effort can be achieved.
Das vorgesehene Verfahren kann mit geringem maschinellen Aufwand umgesetzt werden und arbeitet umweltverträglich.The provided method can be implemented with little mechanical effort become and work environmentally friendly.
Vorteilhaft ist schließlich, dass es zu keiner thermischen Beeinflussung des Bauteils kommt, wenn das elektrische oder elektrochemische Abtragen zum Einsatz kommt. Mithin ist auch der Verzug des Lagerträgers minimal.Advantageous After all, it is not a thermal influence of the component comes when the electrical or electrochemical ablation is used. Consequently, also the delay of the bearing carrier minimal.
Der Erfindungsvorschlag wird zumeist beim Einsatz eines Blechs als Lagerträger zum Einsatz kommen. Es ist aber auch möglich, dass generell ein umformbares oder ein urformbares Material als solches für den Lagerträger zum Einsatz kommt. Insofern kann der erfindungsgemäße Vorschlag auch auf Guss-, Schmiede- oder auch auf thixogeformte Teile angewendet werden, was insbesondere dann interessant ist, wenn diese Materialien durch den Herstellungsprozess so genau ausgeformt sind, dass sie keiner spanenden Nachbearbeitung bedürfen. Das gilt insbesondere für den Feinguss oder für das Thixoforming.Of the Invention proposal is mostly when using a sheet as a bearing carrier be used. But it is also possible that in general a deformable or a formable material as such for the bearing carrier is used. In this respect, the inventive Suggestion also on cast, forged or thixogeformte Parts are used, which is particularly interesting if these materials formed so accurately by the manufacturing process are that they do not require any reworking. This is especially true for investment casting or for the thixoforming.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:In The drawing is an embodiment of the invention shown. Show it:
In
den Figuren ist eine Lageranordnung
Wesentlich
ist, dass auch der Außenring
Die
Lageranordnung weist mindestens ein Lager
Nachdem
aus einer Stahlblechplatine der Lagerträger
Dabei
ist insbesondere an das elektrochemische Abtragen gedacht (ECM:
Electro Chemical Machining), das dazu geeignet ist, komplexe Geometrien
präzise zu erzeugen. Das Verfahren zeichnet sich dadurch
aus, dass kein direkter Kontakt zwischen dem Werkzeug
Daher werden – im Unterschied zur klassischen mechanischen Bearbeitung – keine mechanischen Kräfte übertragen, so dass Werkstoffeigenschaften, wie Härte oder Zähigkeit, keinen Einfluss auf den Prozess haben. Von Bedeutung sind vielmehr hier Eigenschaften wie Schmelzpunkt, Wärme- und elektrische Leitfähigkeit.Therefore are - in contrast to the classical mechanical processing - no transmit mechanical forces so that material properties, such as hardness or toughness, does not affect to have the process. On the contrary, properties are important here such as melting point, thermal and electrical conductivity.
Zwischen
dem Werkstück
Das
Werkstück, d. h. hier der Lageraußenring
In manchen Fällen kann auch ein elektrochemisches Ätzen eingesetzt werden (die Potentialdifferenz im Mikrobereich dient hier als innere Spannungsquelle, um den gewünschten Materialabtrag zu erreichen).In In some cases, an electrochemical etching can also be used be used (the potential difference in the micro range is used here as an internal voltage source to the desired material removal to reach).
Die
Form
Den Ladungstransport im Arbeitsspalt übernimmt eine Elektrolytlösung. Dabei handelt es sich beispielsweise um eine wässrige Lösung von Natriumchlorid (NaCl, Kochsalzlösung) oder Natriumnitrat (NaNO3).The charge transport in the working gap is taken over by an electrolyte solution. This is, for example, an aqueous solution of sodium chloride (NaCl, saline) or sodium nitrate (NaNO 3 ).
Der
entstehende Elektronenstrom löst Metallionen vom Werkstück
Als Endprodukt fällt Metallhydroxid an, welches sich als Schlamm absetzt und entfernt werden kann.When The final product is metal hydroxide, which turns out to be sludge settles and can be removed.
Die erzielbaren Oberflächengüten liegen bei Rz = 3 μm bis 10 μm. Die Randzonen werden nicht beeinflusst (es handelt sich also um ein trennendes Verfahren ohne Randzoneneinfluss). Der spezifische Abtrag beträgt 1 bis 2,5 mm3/A min. Das Elektrolyt kann durch Zentrifugieren aufbereitet werden, um die Metallhydroxide von der Elektrolytlösung zu trennen. Der anfallende Schlamm wird mit Filterpressen weiter entwässert und dann als Sondermüll entsorgt.The achievable surface finishes are at R z = 3 microns to 10 microns. The edge zones are not affected (it is therefore a separating process without boundary zone influence). The specific removal is 1 to 2.5 mm 3 / A min. The electrolyte may be treated by centrifugation to separate the metal hydroxides from the electrolyte solution. The resulting sludge is further dewatered with filter presses and then disposed of as hazardous waste.
Das Elektrochemische Abtragen (ECM) ist also ein Verfahren zur Bearbeitung elektrisch leitfähiger Werkstücke, die einen gezielten Werkstoffabtrag verlangen. Materialien, bei denen ECM angewendet werden kann, sind beispielsweise Kohlenstoffstähle und austenitische Stähle.The Electrochemical ablation (ECM) is therefore a method of processing electrically conductive workpieces that have a targeted Demand material removal. Materials that use ECM can, for example, carbon steels and austenitic Steels.
- 11
- Lageranordnungbearing arrangement
- 22
- Lagerträgerbearing bracket
- 33
- LageraußenringBearing outer ring
- 44
- Laufbahncareer
- 55
- Lager (Wälzlager)camp (Roller bearing)
- 66
- LagerinnenringBearing inner ring
- 77
- KäfigCage
- 88th
- WerkzeugTool
- 99
- elektrische Energiequelleelectrical energy
- 1010
- Form des Werkzeugsshape of the tool
- ss
- Spaltgap
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- 2008-02-29 DE DE102008011893A patent/DE102008011893A1/en active Pending
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