DE102018202270A1 - Induction device and system of rolling bearing component and induction device - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung schlägt eine Induktionsvorrichtung zum Härten einer Wälzlagerkomponente vor, an deren Umfang in einer parallel zur axialen Richtung verlaufenden Schnittebene mehrere unterschiedlich ausgerichtete Laufbahnen angeordnet sind, wobei zum simultanen Härten der unterschiedlich ausgerichteten Laufbahnen die Induktionsvorrichtung in ihrer Form derart an eine Kontur des Umfangs angepasst ist, dass sich beim Härten eine der Wälzlagerkomponente zugewandte Induktionsseite der Induktionsvorrichtung im Wesentlichen parallel zu mehreren unterschiedlich ausgerichteten Laufbahnen erstreckt. The present invention proposes an induction device for hardening a rolling bearing component, on whose circumference in a direction parallel to the axial direction cutting plane several differently oriented tracks are arranged, for simultaneously curing the differently oriented raceways adapted the induction device in shape to a contour of the circumference in that, during hardening, an induction side of the induction device facing the rolling bearing component extends substantially parallel to a plurality of differently oriented raceways.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine Induktionsvorrichtung und ein System aus einer Wälzlagerkomponente und einer Induktionsvorrichtung.The invention relates to an induction device and a system of a rolling bearing component and an induction device.
Wälzlager sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Typischerweise umfassen Wälzlager hierbei einen Innenring und einen um eine Drehachse gegenüber dem Innenring drehbar gelagerten Außenring, wobei zwischen dem Innenring und dem Außenring Wälzkörper angeordnet sind, die über Laufbahnen am Innenring und Außenring in wälzendem Kontakt mit dem Innenring und dem Außenring stehen. Zur gleichzeitigen Aufnahme von axial und radial auf das Wälzlager wirkenden Kräften umfasst der Innenring beispielsweise eine Nase, die in eine komplementär ausgestaltete Nut des Außenrings eingreift, wobei an der Stirnseite der Nase eine Radiallagerreihe von Wälzkörpern angeordnet ist, während an den in axialer Richtung die Nase begrenzenden Seitenflächen jeweils eine Axiallagerreihe angeordnet ist. Um den jeweiligen Beanspruchungen der im Einsatz auftretenden Belastungen möglichst optimal entgegenzuwirken, werden die Lagerreihen, d. h. Axiallagerreihen und Radiallagerreihen, in Hinblick auf ihre Lage und Größe entsprechend angepasst. Infolgedessen verteilen sich die Laufbahnen mit zunehmender Komplexität des Wälzlagers entlang des Umfangs des Innenrings.Rolling bearings are well known from the prior art. Typically, these bearings include an inner ring and an outer ring rotatably mounted about an axis of rotation relative to the inner ring, wherein between the inner ring and the outer ring rolling elements are arranged, which are in rolling contact with the inner ring and the outer ring via raceways on the inner ring and outer ring. For simultaneous absorption of forces acting axially and radially on the roller bearing, the inner ring comprises, for example, a lug which engages in a complementary configured groove of the outer ring, wherein on the front side of the nose a radial bearing row of rolling elements is arranged, while on the nose in the axial direction limiting side surfaces in each case a thrust bearing row is arranged. To optimally counteract the respective stresses of the loads occurring in use, the storage rows, d. H. Thrust bearing rows and radial bearing rows, adapted to their position and size accordingly. As a result, the raceways distribute with increasing complexity of the rolling bearing along the circumference of the inner ring.
Wegen ihrer erhöhten Beanspruchung im Betrieb werden die Laufbahnen zeitlich vor dem Zusammensetzen der Wälzlagerkomponenten, insbesondere des Innenrings und des Außenrings, zum Wälzlager gehärtet. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren werden die einzelnen Laufbahnen hierbei nacheinander mit einer Induktionsvorrichtung gehärtet.Because of their increased stress during operation, the raceways are cured in time prior to assembly of the rolling bearing components, in particular the inner ring and the outer ring to the rolling bearing. In the methods known from the prior art, the individual raceways are hardened successively with an induction device.
Ferner ist aus der Druckschrift
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Induktionsvorrichtung bereitzustellen, mit der das Härten von mehreren Laufflächen an einer Wälzlagerkomponente weiter vereinfacht wird.It is an object of the present invention to provide an induction device that further facilitates curing of multiple raceways on a rolling bearing component.
Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe durch eine Induktionsvorrichtung zum Härten einer Wälzlagerkomponente, an deren Umfang in einer parallel zur axialen Richtung verlaufenden Schnittebene mehrere unterschiedlich ausgerichtete Laufbahnen angeordnet sind, wobei zum simultanen Härten der unterschiedlich ausgerichteten Laufbahnen die Induktionsvorrichtung in ihrer Form derart an eine Kontur des Umfangs angepasst ist, dass sich beim Härten eine der Wälzlagerkomponente zugewandte Induktionsseite der Induktionsvorrichtung im Wesentlichen parallel über mehrere unterschiedlich ausgerichtete Laufbahnen erstreckt.The present invention solves the problem by an induction device for hardening a rolling bearing component, on the circumference of a parallel to the axial direction extending cutting plane several differently oriented tracks are arranged, wherein for simultaneously curing the differently oriented raceways, the induction device in shape to such a contour of the Circumference is adapted, that extends during curing of the rolling bearing component facing induction side of the induction device substantially parallel over a plurality of differently oriented raceways.
Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Induktionsvorrichtungen lassen sich durch die Anpassung der Induktionsseite an die Kontur des Umfangs in der erfindungsgemäßen Weise mehrere Laufbahnen mit einer einzigen Induktionsvorrichtung simultan härten, so dass auf ein zeitaufwendiges Härten, bei dem nacheinander die einzelnen Laufbahnen gehärtet werden, verzichtet werden kann. Insbesondere ist eine solche Induktionsvorrichtung für komplexe Wälzlagerkomponenten vorgesehen, bei denen beispielsweise die Laufbahnen untereinander beabstandet sind und/oder unterschiedlich breit dimensioniert sind. Mittels der parallel zu den Laufbahnen verlaufenden Induktionsseite lässt sich die Induktionsvorrichtung vergleichsweise einfach ausrichten. Außerdem lässt sich der Abstand zwischen der Induktionsseite und der Laufbahn konstant halten und die Induktionsvorrichtung möglichst nah an den Laufbahnen zum Härten platzieren. Unter unterschiedlich ausgerichteten Laufbahnen versteht der Fachmann solche Laufbahnen, die gewinkelt (beispielsweise rechtwinklig) zueinander ausgerichtet und/oder an verschiedenen Seiten des Umfangs angeordnet sind. Die Laufbahnen können ferner auch gekrümmt ausgebildet sein. Bei dem zu härtenden oder bereits gehärteten Bereich der Wälzlagerkomponente kann es sich um den Außenumfang bzw. die Außenkontur des Innenrings oder um den Innenumfang bzw. die Innenkontur des Außenrings handeln.Compared to the known from the prior art induction devices can be cured by the adaptation of the induction side to the contour of the circumference in the inventive manner multiple tracks with a single induction device, so that a time-consuming hardening, in which successively the individual tracks are cured can be waived. In particular, such an induction device is provided for complex rolling bearing components, in which, for example, the raceways are spaced apart from each other and / or are dimensioned differently wide. By means of the parallel to the tracks extending induction side, the induction device can be relatively easily aligned. In addition, the distance between the induction side and the track can be kept constant and place the induction device as close to the raceways for curing. Under differently oriented raceways, those skilled in the art understand such raceways that are angled (for example, at right angles) aligned with each other and / or arranged on different sides of the circumference. The raceways can also be formed curved. The area of the rolling bearing component to be hardened or already hardened may be the outer circumference or the outer contour of the inner ring or the inner circumference or the inner contour of the outer ring.
Insbesondere ist die Induktionsseite derart geformt, dass sie den Umfang der Wälzlager beim Härten zumindest teilweise umgreift. Vorzugsweise handelt es sich bei der Wälzlagerkomponente um einen Innenring oder um mehrere Innenringe, der oder die mit einem Au-ßenring oder mehreren Außenringen im gefertigten Zustand des Wälzlagers verschachtelt ist. Hierbei umfasst der Innenring insbesondere eine Nase, die in eine an dem Außenring komplementär ausgestaltete umlaufende Nut eingreift. Alternativ wäre natürlich auch denbar, dass die Nase an dem Außenring ausgebildet ist und in eine am Innenring komplementär ausgestaltete umlaufende Nut eingreift. Das Wälzlager kann derart ausgebildet sein, dass sich der Innenring gegenüber dem Außenring dreht und/oder dass sich der Außenring gegenüber dem Innenring dreht. Weiterhin ist es vorgesehen, dass an einer Stirnseite und an den in axialer Richtung zueinander beabstandeten Seitenflächen der Nase jeweils mindestens eine Laufbahn ausgebildet ist. Hierbei sind die Laufbahnen voneinander getrennt und insbesondere voneinander beabstandet. Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Induktionsvorrichtung individuell an den Typ der Wälzlagerkomponente angepasst ist. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Induktionsvorrichtung derart ausgeformt ist, dass der Abstand zwischen der Induktionsseite und den einzelnen unterschiedlich ausgerichteten Laufbahnen im Wesentlichen gleich ist. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Laufbahnen eben, d. h. nicht gekrümmt, sind.In particular, the induction side is shaped such that it at least partially surrounds the circumference of the rolling bearings during curing. Preferably, the rolling bearing component is an inner ring or a plurality of inner rings, which is or is nested with an Au ßenring or more outer rings in the finished state of the rolling bearing. In this case, the inner ring comprises in particular a nose, which engages in a circumferential groove which is designed to be complementary to the outer ring. Alternatively, of course, would also denbar that the nose is formed on the outer ring and engages in a circumferentially complementary to the inner ring configured circumferential groove. The rolling bearing may be formed such that the inner ring relative to the Outer ring rotates and / or that the outer ring rotates relative to the inner ring. Furthermore, it is provided that in each case at least one raceway is formed on one end face and on the side faces of the nose which are spaced apart from each other in the axial direction. Here, the raceways are separated from each other and in particular spaced from each other. Furthermore, it is preferably provided that the induction device is adapted individually to the type of rolling bearing component. In particular, it is provided that the induction device is formed such that the distance between the induction side and the individual differently oriented raceways is substantially equal. Preferably, it is provided that the raceways are flat, ie not curved.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.Advantageous embodiments and modifications of the invention are the dependent claims and the description with reference to the drawings.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Induktionsvorrichtung an der Induktionsseite eine Induktionsspule aufweist. Mittels der Induktionsspule lässt sich in vorteilhafter Weise eine für das Härten erforderliche Wärmeentwicklung in der Wälzlagerkomponente durch induktive Erwärmung realisieren, indem mittels der Induktionsspule ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt wird, welches Wirbelströme in der Wälzlagerkomponente induziert, die die Wälzlagerkomponente aufgrund von Joulescher Wärme erhitzen. Vorzugsweise ist die Induktionsspule aus Kupfer oder einem kupferhaltigen Material gefertigt. Vorstellbar ist auch, dass die Induktionsspule als Hohlkörper bereitgestellt wird, durch den bei Bedarf eine Kühlflüssigkeit geleitet werden kann.According to a further embodiment of the present invention, it is provided that the induction device has an induction coil on the induction side. By means of the induction coil, a heat development in the rolling bearing component required for hardening can be realized in an advantageous manner by inductive heating by generating an electromagnetic alternating field by means of the induction coil, which induces eddy currents in the rolling bearing component, which heat the rolling bearing component due to Joule heat. Preferably, the induction coil is made of copper or a copper-containing material. It is also conceivable that the induction coil is provided as a hollow body through which, if necessary, a cooling liquid can be passed.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Induktionsspule Konzentratoren aufweist, die an der Induktionsspule jeweils in Bereichen, die beim Härten den Laufbahnen gegenüberliegen, angeordnet sind. Durch die Verwendung solcher Magnetfeldkonzentratoren lassen sich in vorteilhafter Weise die Induktionserwärmung im Bereich der Laufbahn gezielt erhöhen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Laufbahnen voneinander beabstandet sind. Die Konzentratoren sind vorzugsweise aus einem magnetisch hochpermeablen Material, wie beispielsweise Weicheisen, gefertigt, welches den magnetischen Fluss in sich konzentriert und dadurch im Bereich der zu härtenden Laufbahnen verstärkt.According to a further embodiment of the present invention, it is provided that the induction coil has concentrators, which are arranged on the induction coil in each case in areas which are opposite to the raceways during curing. By using such magnetic field concentrators can be increased in an advantageous manner, the induction heating in the field of career. This is particularly advantageous when the raceways are spaced apart. The concentrators are preferably made of a magnetically highly permeable material, such as soft iron, which concentrates the magnetic flux in itself and thereby reinforced in the region of the tracks to be hardened.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Induktionsvorrichtung einen Träger aufweist, wobei die Induktionsspule an den Träger angebunden ist. Durch den Träger lässt sich die Induktionsvorrichtung in vorteilhafter Weise handhaben. Dabei ist es vorstellbar, dass der Träger eine Kopplungsvorrichtung umfasst, mit der sich der Träger an einem Manipulator oder an einer entsprechenden Maschineneinrichtung montieren lässt.According to a further embodiment of the present invention, it is provided that the induction device has a carrier, wherein the induction coil is connected to the carrier. By the carrier, the induction device can be handled in an advantageous manner. It is conceivable that the carrier comprises a coupling device with which the carrier can be mounted on a manipulator or on a corresponding machine device.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Induktionsvorrichtung Schenkelelemente aufweist, die sich beim Härten in radialer Richtung erstrecken und vorzugsweise unterschiedlich lang in radialer Richtung erstrecken. Durch die unterschiedlich lange Erstreckung in radialer Richtung lassen sich in radialer Richtung zueinander versetzte Axiallagerreihen, beispielsweise auf den gegenüberliegenden Seitenflächen der Nase, härten. Weiterhin spannen die Schenkelelemente mit ihren beim Härten auf die Wälzlagerkomponente gerichteten Enden bzw. Stirnseiten eine Eingriffsöffnung auf der Induktionsseite auf, wobei beim Härten die Wälzlagerkomponente mit den zu härtenden Laufbahnen über die Eingriffsöffnung in die Induktionsvorrichtung eingreift.According to a further embodiment of the present invention, it is provided that the induction device has leg elements which extend in the radial direction during hardening and preferably extend differently long in the radial direction. By the different length extent in the radial direction can be offset in the radial direction offset thrust bearing rows, for example on the opposite side surfaces of the nose. Furthermore, the leg elements with their directed at hardening on the rolling bearing component ends or end faces on an engagement opening on the induction side, wherein during hardening the rolling bearing component engages with the raceways to be hardened via the engagement opening in the induction device.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Schenkelelemente über ein Abschlusselement verbunden sind. Das Abschlusselement bildet hierbei vorzugsweise die der Eingriffsöffnung gegenüberliegende Begrenzung der Induktionsseite. Vorzugsweise ist das Abschlusselement zum Härten einer Laufbahn für eine Radiallagerreihe vorgesehen.According to a further embodiment of the present invention, it is provided that the leg elements are connected via a closure element. The closure element preferably forms the boundary of the induction side which lies opposite the engagement opening. Preferably, the closing element is provided for hardening a raceway for a radial bearing row.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Induktionsspule, insbesondere das Abschlusselement, einen stufigen Verlauf aufweist. Dadurch kann beispielsweise mit der Induktionsvorrichtung ein Vorsprung auf der Nase des Innenrings berücksichtigt werden.According to a further embodiment of the present invention, it is provided that the induction coil, in particular the closure element, has a stepped course. As a result, a projection on the nose of the inner ring can be taken into account, for example, with the induction device.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein System aus einer Wälzlagerkomponente und einer erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung. Mittels der individuellen Anpassung an die Außenkontur lässt sich unabhängig von der Lage und der Ausrichtung der Laufbahnen ein simultanes Härten mehrerer Laufbahnen veranlassen.Another object of the present invention is a system of a rolling bearing component and an induction device according to the invention. By means of the individual adaptation to the outer contour, a simultaneous hardening of several raceways can be initiated independently of the position and the orientation of the raceways.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Wälzlagerkomponente eine Nase mit einem an der Stirnseite angeordneten Vorsprung umfasst.According to a further embodiment of the present invention it is provided that the rolling bearing component comprises a nose with a projection arranged on the front side.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Wälzlagerkomponente Laufbahnen für zwei radial zueinander versetzt angeordnete Axiallagerreihen und vorzugsweise eine sich zur den für die Axiallagerreihen vorgesehenen Laufbahnen senkrecht erstreckende Laufbahn für eine Radiallagerreihe aufweist.According to a further embodiment of the present invention, it is provided that the rolling bearing component has raceways for two radial rows of thrust bearings arranged radially offset from one another and preferably a raceway extending perpendicularly to the raceways provided for the axial bearing rows for a radial bearing row.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Härten einer Wälzlagerkomponente, umfassende die Schritte:
- -- Anpassen der Induktionsvorrichtung an eine Wälzlagerkomponente, indem eine der Wälzlagerkomponente zugewandte Induktionsseite der Induktionsvorrichtung parallel zu mehreren unterschiedlich ausgerichteten Laufbahnen ausgebildet wird und
- -- gleichzeitiges Härten von unterschiedlich ausgerichteten Laufbahnen mit der angepassten Induktionsvorrichtung.
- - Adapting the induction device to a rolling bearing component by one of the rolling bearing component facing induction side of the induction device is formed parallel to a plurality of differently oriented raceways and
- simultaneous hardening of differently oriented raceways with the adapted induction device.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass zeitlich vor dem gleichzeitigen Härten von unterschiedlich ausgerichteten Laufbahnen mit der angepassten Induktionsvorrichtung die Wälzlagerkomponente zumindest teilweise mit einer weiteren Induktionsvorrichtung vorgewärmt wird. Die weitere Induktionsvorrichtung kann entweder analog zur oben beschriebenen Induktionsvorrichtung ausgebildet sein, also in ihrer Form an die Kontur des Umfangs angepasst sein, oder eine weniger komplex ausgebildete Form aufweisen, da sie lediglich zum Vorwärmen vorgesehen ist.According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that, before the simultaneous hardening of differently oriented raceways with the adapted induction device, the rolling bearing component is preheated at least partially with another induction device. The further induction device may be formed either analogous to the above-described induction device, so be adapted in shape to the contour of the circumference, or have a less complex shape, since it is provided only for preheating.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken.Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the drawings and from the following description of preferred embodiments with reference to the drawings. The drawings illustrate only exemplary embodiments of the invention, which do not limit the inventive concept.
Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures
Die
Die
Die
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.In the various figures, the same parts are always provided with the same reference numerals and are therefore usually named or mentioned only once in each case.
In
Die mit der Induktionsspule
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- WälzlagerRolling
- 1111
- Außenringouter ring
- 1212
- Innenringinner ring
- 1313
- Nasenose
- 1414
- Wälzkörperrolling elements
- 1515
- Laufbahncareer
- 1717
- Dichtelementsealing element
- 1818
- Vorsprunghead Start
- 2121
- AxiallagerreiheAxiallagerreihe
- 2222
- RadiallagerreiheRadial bearings series
- 3030
- Induktionsvorrichtunginduction device
- 3131
- Induktionsseiteinduction page
- 3232
- Trägercarrier
- 3333
- Konzentratorconcentrator
- 3434
- Eingriffsbereichengagement area
- 3535
- Induktionsspuleinduction coil
- 3636
- Schenkelelementleg member
- 3737
- Abschlusselementtermination element
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 2734916 C3 [0004]DE 2734916 C3 [0004]
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