DE102009043781B4

DE102009043781B4 - Verfahren zur Herstellung von Außenringen und Innenringen für Wälzlager

Info

Publication number: DE102009043781B4
Application number: DE102009043781.9A
Authority: DE
Inventors: Richard Baier
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2019-03-28
Anticipated expiration: 2029-10-01
Also published as: DE102009043781A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Außenrings (23) und eines Innenrings (1) für Wälzlager, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:• dass eine Scheibe (3) aus Metall durchgestellt wird, so dass ein radial umgebogener Rand (5) um eine zentrale Rotationsachse (7) der Scheibe (3) gebildet wird;• dass die Scheibe (3) einem Umformprozess durch Rollen unterzogen wird, wobei aus der Scheibe (3) ein Zylinderabschnitt (10) geformt wird und der durch das Durchstellen gebildete Rand (5) im Inneren (11) des Zylinderabschnitts (10) erhalten bleibt; und• dass aus dem Inneren (11) des Zylinderabschnitts (10) der umgebogene Rand (5) getrennt wird, der einen Rohling (14) für den Innenring (1) bildet und wobei durch das Trennen ein Mittelsteg (9) entsteht, wobei der Zylinderabschnitt (10) einen Rohling für den Außenring (23) bildet.

Description

Die gegenwärtige Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Außenrings und eines Innenrings für Wälzlager.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 42 37 223 A1 betrifft ein radiales Wälzlager und ein Verfahren zur Herstellung des Außenrings oder des Innenrings. Das radiale Wälzlager besteht aus einem mit ovaler Mantel- und Bohrungsfläche versehenem Außenring und einem Innenring mit zylindrischer Bohrungs- und Mantelfläche. Zwischen dem Außenring und dem Innenring sind die Wälzkörper angeordnet. Es wird ein Radiallager geschaffen, bei dem der Außenring nach dem Einbau über den gesamten Umfang vom Gehäuse unterstützt wird und bei dem durch das Schleifverfahren in der belasteten Zone eine hohe Vorspannung zwischen den Lagerringen und den Wälzkörpern erzeugt werden kann. Die Bohrungsfläche des Außenrings weist eine zur Mantelfläche um ungefähr 90° versetzte Ovalität auf.
Die Übersetzung der europäischen Patentschrift DE 602 09 662 T2 offenbart ein Herstellungsverfahren eines Innen- und Außenringes. Aus einem Stangenmaterial wird eine Scheibe abgeschnitten. Durch Kaltschmieden wird in der Scheibe eine zentrale, kreisförmige Vertiefung erzeugt, welche um die Achse der Scheibe ausgebildet und mit einer ringförmigen Nut versehen wird. Eine kreisförmige Öffnung wird durch Ausstanzen des in der zentralen kreisförmigen Vertiefung verbleibenden Materials erzeugt. Die Werkstücke, welche den Außenring bzw. den Innenring bilden, werden ebenfalls ausgestanzt. Anschließend erfolgt ein spahnendes Bearbeiten der Oberfläche des jeweiligen Werkstücks, um die Ringlaufbahnen auszubilden.
Die deutsche Patentschrift DE 10 2004 045 438 B3 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Lagerrings. Bei dem Verfahren werden eine innere Rotationsfläche und eine äußere Rotationsfläche des Lagerrings exzentrisch zueinander ausgebildet. Am Lagerring wird eine erste Referenzfläche ausgebildet und die innere Rotationsfläche wird konzentrisch zur ersten Referenzfläche bearbeitet.
Die deutsche Patentschrift DE 10 2005 028 093 B3 offenbart ein Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung eines Kegelrollenlagerinnenrings und eines Kegelrollenlageraußenrings. Zunächst erfolgt das Umformen eines ringförmigen oder scheibenförmigen Blechs, das im Wesentlichen eine konstante Blechdicke besitzt. Durch die Umformung wird ein topfartiger Körper erzeugt. Es wird eine obere Stirn- oder Seitenfläche durch einen Pressstempel angeprägt. Bei einem weiteren Vorgang erfolgt das Vorpressen der Kegelrollenlagerrohlinge. Ferner wird eine Einschnürung zwischen den beiden Teilen des topfförmigen Körpers erzeugt. Die Einschnürung besitzt maximal 60% der ursprünglichen Wanddicke der Scheibe. Nach dem Fertigpressen der Kegelrollenlagerrohlinge erfolgt ein Trennen der fertig gepressten Kegelrollenlagerrohlinge. Die Trennung wird an den ausgebildeten Einschnürungen durchgeführt.
Die internationale Patentanmeldung WO 2008/151585 A1 offenbart ein Verfahren zur spanlosen-Herstellung eines Wälzlagers mit einem Lagerinnenring und einem Lageraus-senring. Durch Stanzen und Druckformen wird aus einer Blechplatine zunächst ein Ringelement mit einem radial innen liegenden Abschnitt und einem radial außen liegenden ringförmigen Abschnitt hergestellt. Das Ringelement besitzt eine zentrische Ausnehmung, in der die Laufbahnen und eine vorgesehene Sollbruchstelle zwischen den beiden ringförmigen Abschnitten gebildet sind. Nachfolgend wird das Ringelement durch Tiefziehen derart spanlos umgeformt und mit Wälzkörpern bestückt, dass eine komplette und unverlierbar montierte Baugruppe in Form eines Wälzlagers gebildet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Außenrings und eines Innenrings für Wälzlager zu schaffen, das die Kosten für deren Herstellung reduziert.
Das Verfahren zur Herstellung eines Außenrings und eines Innenrings für Wälzlager zeichnet sich dadurch aus, dass zunächst eine Scheibe aus Metall durchgestellt wird. Mittels der Durchstellung wird ein radial umgebogener Rand um eine zentrale Rotationsachse der Scheibe ausgebildet. Die Scheibe wird einem Umformprozess unterzogen, der als Rollen bezeichnet wird. Während dieses Umformprozesses wird aus der Scheibe ein Zylinderabschnitt geformt, wobei der durch das Durchstellen gebildete Rand im Inneren des Zylinderabschnitts erhalten bleibt. Von dem Inneren des Zylinderabschnitts wird der umgebogene Rand getrennt, der den Rohling für einen Innenring bildet. Bei dem Trennen entsteht im Inneren des Zylinderabschnitts ein Mittelsteg. Der Zylinderabschnitt bildet den Rohling für den Außenring.
Durch den Umformprozess wird zu beiden Seiten des Mittelstegs des Zylinderabschnitts jeweils eine Laufbahn des Außenrings ausgebildet. Diese Laufbahnen werden im Herstellungsprozess weiter geformt und geschliffen, um letztendlich die Laufbahnen für ein zweireihiges Schrägkugellager zu bilden. Der Außenring für das Schrägkugellager ist somit ein einziges Bauteil. Ein für das Schrägkugellager erforderlicher zweiter Innenring muss in einem gesonderten Herstellungsprozess gebildet werden.
Der Umformprozess kann als einstufiger oder zweistufiger Umformprozess ausgestaltet sein.
Im Folgenden soll die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren erläutert werden. Dabei zeigen:

1 eine Scheibe einer bestimmten Dicke, die zur Herstellung des Innenrings und des Außenrings benutzt wird;
2 eine schematische Darstellung der Scheibe, die durchgestellt wurde;
3 eine erste Form der ursprünglichen Scheibe, die durch Rollen zu einem Zylinderabschnitt geformt wurde;
4 einen Zylinderabschnitt nach Abschluss des Umformprozesses;
5 den Trennvorgang, mit dem der Rohling für den Innenring aus dem Inneren des Zylinderabschnitts abgetrennt wird;
6 eine teilweise Ansicht des Rohlings für den Innenring;
7 eine Ansicht des fertigen Innenrings, der durch Rollen in die Form gebracht wird;

Für gleiche bzw. gleich wirkende Elemente der Erfindung wird das gleiche Bezugszeichen verwendet. In den Figuren werden nur die Merkmale mit Bezugszeichen gekennzeichnet, welche für die Beschreibung der entsprechenden Figur notwendig sind.
1 zeigt eine Scheibe 3, aus der der Außenring und der Innenring für ein Wälzlager hergestellt werden sollen. Die Scheibe 3 besitzt eine zentrale Öffnung 2.
2 zeigt die Scheibe 3, in der durch Umformung ein radial umgebogener Rand 5 ausgebildet wird. Der radial umgebogene Rand 5 ist um die zentrale Rotationsachse 7 der Scheibe 3 angeordnet.
Die in 2 dargestellte Scheibe 3 wird nun einem Umformprozess unterzogen. Durch Rollen entsteht aus der Scheibe 3 ein Zylinderabschnitt 10, der im Inneren 11 den durch Durchstellen ausgebildeten inneren umlaufenden Rand 5 trägt. Bei dem durch Rollen erzeugten zylinderförmigen Abschnitts 10 ist ferner eine zentrale und radial außen umlaufende Erhöhung 12 ausgebildet. Durch weiteres Rollen wird der in 4 dargestellte Zylinderabschnitt 10 erzeugt. Damit ist die radial umlaufende Erhöhung 12 zurückgebildet und der zylinderförmige Abschnitt 10 besitzt eine ebene und plane Außenfläche 10a. Aus dem zylinderförmigen Abschnitt 10 wird letztendlich der Außenring geformt.
5 zeigt die Situation, bei der ein Rohling 14 für den Innenring 1 vom zylinderförmigen Abschnitt 10 abgetrennt wird. Durch das Trennen des Rohlings 14 vom zylinderförmigen Abschnitt 10 entsteht ein Mittelsteg 9. Der Mittelsteg 9 des zylinderförmigen Abschnitts 10 trennt die erste Laufbahnen 23a und die zweite Laufbahn 23b des Außenrings 23. Der Außenring 23 mit den zwei Laufbahnen 23a, 23b ist zur Herstellung eines zweireihigen Kugellagers, nämlich Schrägkugellagers, geeignet.
In 6 ist der Rohling 14 dargestellt, der durch Trennen aus dem Inneren 11 des zylinderförmigen Abschnitts 10 erzeugt wurde. Der Rohling 14 ist ringförmig ausgebildet und besitzt eine im Wesentlichen L-förmige Querschnittsfläche 14a. Die L-förmige Querschnittsfläche 14a wird, wie in 7 gezeigt, durch einen weiteren Rollprozess bearbeitet, um daraus den zum Einsatz fertigen Innenring 1 zu formen. Es ist selbstverständlich, dass weitere Schleifprozesse bzw. Herstellungsprozesse durchgeführt werden, um letztendlich die Lauffläche 1a des für den fertigen Innenring 1 auszubilden. An der Lauffläche 1a des Innenrings 1 rollt der Wälzkörper 22 ab, der in 7 gestrichelt dargestellt ist. Das Gegenstück zum fertigen Innenring 1 bzw. zu dessen Rohling 14 ist der zylinderförmige Abschnitt 10 (siehe 5), der letztendlich den Außenring 23 für ein zweireihiges Kugellager bildet. Im Unterschied zum Innenring 1 weist der Außenring 23 zwei Laufbahnen 23a und 23b auf, so dass der Außenring 23 zur Herstellung eines zweireihigen Kugellagers, nämlich Schrägkugellagers, geeignet ist. Ein zweiter Innenring muss für das Schrägkugellager gesondert hergestellt werden.
Während der Umformung (einstufig oder mehrstufig) der Scheibe 3, aus der der Außenring 23 und der Innenring 1 hergestellt werden, entsteht die umlaufende Erhöhung 12, die beim fertigen Produkt jedoch wieder verschwunden ist. Falls der Umformprozess mehrstufig ist, wird dieser nicht mit dem gleichen Werkzeug durchgeführt. Ein Fachmann wird die für die Herstellung eines Schrägkugellagers erforderlichen Umformprozesse (einstufig oder zweistufig) geeignet auswählen, um zum gewünschten Endprodukt zu gelangen.
Die gegenwärtige Erfindung ist in Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben worden. Dennoch können Änderungen und Abwandlungen der hier vorgeschlagenen Ausgestaltungen des zylinderförmigen Abschnitts bzw. der Scheibe aus der der Außenring bzw. der Innenring hergestellt werden, derart abgeändert werden, ohne den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Außenrings (23) und eines Innenrings (1) für Wälzlager, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: • dass eine Scheibe (3) aus Metall durchgestellt wird, so dass ein radial umgebogener Rand (5) um eine zentrale Rotationsachse (7) der Scheibe (3) gebildet wird; • dass die Scheibe (3) einem Umformprozess durch Rollen unterzogen wird, wobei aus der Scheibe (3) ein Zylinderabschnitt (10) geformt wird und der durch das Durchstellen gebildete Rand (5) im Inneren (11) des Zylinderabschnitts (10) erhalten bleibt; und • dass aus dem Inneren (11) des Zylinderabschnitts (10) der umgebogene Rand (5) getrennt wird, der einen Rohling (14) für den Innenring (1) bildet und wobei durch das Trennen ein Mittelsteg (9) entsteht, wobei der Zylinderabschnitt (10) einen Rohling für den Außenring (23) bildet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei durch den Umformprozess zu beiden Seiten des Mittelstegs (9) des Zylinderabschnitts (10) jeweils eine Laufbahn (23a, 23b) des Außenrings (23) ausgebildet wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 2, wobei der Außenring (23) den Außenring für ein zweireihiges Schrägkugellager bildet.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei ein zweiter Innenring für das Schrägkugellager gesondert hergestellt wird.