DE1400342A1

DE1400342A1 - Geraet zur Herstellung eines Radial-Rillenwaelzlagers

Info

Publication number: DE1400342A1
Application number: DE19601400342
Authority: DE
Inventors: Heim Lewis Rasmus; Mccloskey Albert Richard
Original assignee: UNIVERSAL BEARING CORP
Current assignee: UNIVERSAL BEARING CORP
Priority date: 1959-07-03
Filing date: 1960-06-30
Publication date: 1969-11-27
Also published as: US3088190A; DE1777334C3; DE1777334A1; DE1777334B2

Description

P H 00 342,0 15.Januar 1969

Universal Bearing Corporation RePu-Al- 2112

Gerät zur Herstellung eines Radial-Rillenwälzlagers

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Herstellung eins Radial-Rillenwälzlagers aus vorgefertigten Laufringen und fertigbearbeiteten Wälzkörpern, bei dem laufringe und Wälzkörper durch plastische Verformung eines oder beider Laufringe verbunden werden.

Is ist bekannt, Kugellager aus vorbearbeiteten Laufringen dadurch herzustellen, daß die Laufringe mit den entsprechend eingelegten Wälzkörpern zwischen einem Stempel und¹ einer Matrize in Achsrichtung unter Druck gesetzt und durch plastische Verformung zu einer Baueinheit verbunden werden. Die vorbearbeiteten Laufringe sind zu diesem Zweck mit in Achsrichtung hervorstehenden ringförmigen Ansätzen an beiden Stirnseiten versehen, die unter dem Druck des Stempels axial gestaucht und derart plastisch verformt werden, daß sie sich teilweise um die Wälzkörper herumlegen. Ferner ist es bekannt» beispielsweise den Innenlaufring vor dem Zusammenbau mit einer Laufrille zu versehen und nur den äußeren Laufring entsprechend zu verformen.

Weiterhin ist es bekannt, bei der Lagerung von Wellen in zylindrischen Hohlkörpern gehärtete Stahlkugeln zwischen der Welle und dem Hohlkörper einzuschalten, die bei relativer Drehung der Welle und des Hohlkörpers sich ihre eigene Laufbahn in der Innenwandung des Hohlkörpers ausarbeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zur Herstellung von Radial-Rillenwälzlagern zu schaffen, das keine mit ringförmigen Ansätzen versehene Laufringe erfordert, einfach im Aufbau ist und leicht in einer hydraulischen Presse ' eingebaut werden kann. Außerdem soll das Gerät eine wirtschaftliche Serienfertigung von Wälzlagern ermöglichen.

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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Aufnahme der Laufringe konzentrisch zueinander liegende, drehbar gelagerte und relativ zueinander in Achsrichtung bewegbare Aufnehmer vorgesehen sind, von denen wenigstens einer eine Spanneinrichtung für dten entsprechenden Laufring und wenigstens einer eine Einrichtung zur Herbeiführung einer relativen Drehbewegung zwischen den Laufringen besitzt, und daß der Aufnehmer für den Außenlaufring mit einem über einen Bereich seiner Länge konisch verlaufenden Verengungskanal und der Aufnehmer für den Innenlaufring mit einem radialen aufweitbaren Dorn versehen ist. Das Wälzlager wird dadurch zusammengebaut, daß der Innenlaufring in die öffnung des Außenlaufringes eingeführt wird, wobei der Außenlaufring mit einem Übermaß versehen ist und die Rollbahnen der Laufringe sich gegenüberliegen. Die Wälzkörper werden dann zwischen die. Laufringe eingebracht. Der Abstand zwischen den Laufringen wird dann durch ein radiales Zusammendrücken des Außenlaufringes verrringert, und zwar in dem konisch verlaufenden Verengungskanal, um den Innen- und Außenlaufring unter Einschließung der Wälzkörper zu vereinigen. Der Außenlaufring wird hierbei in -radialer Richtung gegen die Wälzkörper und die Wälzkörper werden gegen den Innenlaufring gedrückt. Dadurch, daß während des Zusammenbauvorganges eine relative Drehbewegung zwischen den Laufringen ausgeführt wird, werden die Laufbahnen an den Laufringen für die Wälzkörper geglättet. Falls erforderlich, kann auch der Innenlaufring radial ausreichend aufgeweitet werden, um den Innen- und Außenlaufring unter Einschließung der Wälzkörper zu vereinigen. Das Gerät ist im Aufbau einfach und kann zur wirtschaftlichen Serienfertigung von Wälzlagern leicht in eine hydraulische Presse eingebaut werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert.

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Jig. 1 ist eine Schnittzeichnung einer Ausführungsform des Gerätes gemäß der Erfindung.

fig« 2 ist eine Schnittzeichnung einer anderen Ausführungsart des Gerätes.

a*mäfl Fig..1 enthält da» Oerät einen hohlen Aufnahoedorn 1, der drehbar in eine« !»agerunterteil 2 auf einem Axialdrucklage? 3 angeordnet 1st. Eine senkrechte Bewegung des Aufnah- «edorne 1 wird durch eine Halteschraube 4 verhindert, die in

¹V' eine Hill· 5 la Unterteil des Aufnahmedoms eingreift. Der hohl· Aufnahcaedom 1 enthält in seiner öffnung ein koaxial

,I ?angeordnetes aufwaltbares Teil 6, welches ein inneres Lagerteile eines noch nicht zusammengebauten Wälzlagers 7 aufnimmt und festspannt. Ή.»β Wälzlager 7 besitzt einen Außenring^. Beide lagerteile 8 und 9 enthalten in ihren sich· gegenUbersteheadsn Wänden Wälzbahnen und zwischen ihnen einen Sats Wälskörper. Das obere Ende des Seils 6 ist an der Stell« 11 geschlitzt, ua eine Aufweitung in entgegengesetzter Weise wie bei einer üblichen Drehbankspannzange zu ermöglichen. Der Zweck dieser Aufweitung besteht darin, den Lagerinnenring.8 des Wälzlagers 7 festzuhalten. Dies wird durch die Wirkung eines zentrisch angeordneten Kegelstiftes 12 erreicht, dessen senkrechte Bewegung in jeder beliebigen Welse gesteuert werden kann, worauf in der Zeichnung nicht eingegangen worden ist. Die Innenhülse 6 ist an der Stelle 13 abgesetzt, wo der Innenring 8 des Wälzlagers eine Sitzfläche erhält und wodurch er im Hinblick auf die anderen Wälzlagerteile während des Verengungsvorganges seinen genauen Abstand beibehält. Die Innenhülse kann innerhalb des Aufnahmedorns 1 eine unabhängige Drehbewegung ausführen. Das untere Ende der Hülse 6 trägt ein Keilriemenrad 14, welches durch einen Riemen 15 angetrieben wird. Das Keilriemenrad sitzt auf einem Axialdrucklager 16. Das obere Ende des Aufnahmedorns 1 ist so ausgeführt, daß es nur den mit Übergröße.ausgeführten Hing 9 des Wälzlagers trägt.

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Ein Geaenkstempel 17 ist innerhalb eines Spannfutters 18 drehbar befestigt, das in einer in der Zeichnung nicht fahrgestellten hydraulischen Presse eingebaut werden kann. Zwischen dem Gesenk 17 und dem Putter 18 befindet sich ein Axialdrucklager 19. Die Rille 20 innerhalb des Schaftes des Gesenketempels dient zur Aufnahme des abgerundeten Endes einer Halteschraube 21, die in das Aufnähmefutter 18 eingeschraubt wird. Der Gesenkstempel 17 besitzt an seinem Umfang eine Nut 25 zur Aufnahme des Keilriemens 26, über den von einem nichtdargestellten Antrieb die Drehbewegung auf den Gesenkstempel 17 übertragen wird. Der Gesenkstempel 17, enthält einen:;zentrisch angeordneten sich verjüngenden Hohlraum 22, der nach innen auf eine Axialbohrung 22a zusammenläuft. Die Bohrung 22a läuft über das Gesenkteil hinaus in das Aufnahmefutter 18. Das Aufnahmefutter 18 besitzt an einer Seite eine konisch verkaufende öffnung 23, welche mit der inneren Bohrung 22a in Verbindung, steht, sowie einen abgeschrägten zylindrischen Dorn 24, der innerhalb des Oberteils der Bohrung 22a in axialer Richtung verstellbar ist. Die Arbeitsweise der oben beschriebenen Vorrichtung zur Herstellung von Wälzlagern geht wie folgt vor sich:

Die vorgefertigte zusammengesetzte Wälzlagerzusamtnensteliung 7, deren Außenring aus verformbarem Material besteht, wird auf das zentrisch angeordnete aufweijfebare Teil 6 und auf den Aufnahmedorn 1 gelegt, wenn der Gesenkstempel 17 eich in seiner oberen Stellung befindet. Darauf wird der Kegelstift entweder automatisch oder von Hand durch eine nichtgezeichnete Vorrichtung nach oben befördert, um das obere Ende des Teils 6 aufzuweiten und an ihm den Lagerinnenring 8 festzuepannen. Darauf wird über die Keilriemen 15 und 26 eine Drehbewegung übertragen, so daß sich die Lagerringe in entgegengesetzten Richtungen drehen.

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Darauf wird der nach unten gerichtete Druck der hydraulischen Presse eingeschaltet. Wenn der Gesenkstempel 17 nach unten geht, gelangt die Oberkante des mit Übermaß ausgeführten Außenrings 9 in den kegeligen Hohlraum 22. Durch den hydraulischen Druck auf den Gesenkstempel 17 wird der verformbare Außenring 9 in den kegeligen Hohlraum 22 gezwungen, wo Öer Außenring 9 fortlaufend im Durchmesser auf eine endgültige vorbestimmt.e Größe reduziert wird, die durch die Abmessung der zylindrischen Bohrung innerhalb des Gesenkstempels 22a bestimmt ist. Die Fertigstellung des ersten Wälzlagers ist beendet, wenn es in den zylindrischen Hohlraum 22a hineingedrückt worden ist. Das danach fertigzustellende Wälzlager stößt das erste Wälzlager innerhalb der Bohrung 22a weiter nach oben. Wenn sich dieser Vorgang wiederholt, bewegen sich fertiggestellte Wälzlager innerhalb der Bohrung 22a axial in Richtung auf die öffnung 22 in der Seite des Aufnahmefutters 18, aus der sie entnommen werden. Der in senkrechter Richtung verstellbare abgeschrägte Dorn 24 wirft alle diejenigen fertiggestellten Wälzlager aus, die sich eventuell ; in der Bohrung 22a festklemmen könnten.

Da der Außenring des Wälzlagers in seiner Größe fortlaufend durch die Wirkung des Gesenkstempels 17 verkleinert wird, überträgt.der Gesenkstempel eine Radialkraft auf den Außenring und über ihn und die Rollkörper 10 auf die Rollbahn des innenrings 8. Die vereinte Wirkung der gegenläufigen Drehung des Innen- und Außenrings und der durch die Rollkörper Ό übertragenen Radialkraft glättet die entsprechenden Rillen, beseitigt sämtliche Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche der Rollbahnen und sorgt für genaue Lauftoleranzen des fertiggestellten Wälzlagers. Es hat sich herausgestellt, daß sich brauchbare Wälzlager herstellen lassen, wenn nur einer der Lagerringe gedreht wird, während der andere während des Verengungsvorganges festgehalten wir. d. Es ergab sich ' jedoch, daß die Zeit zum Zusammenstellen und zum Glätten

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verringert werden kann, wenn die Lagerringe beide in entgegengesetzten Richtungen gedreht werden; dies ist die bevorzugte Arbeitsweise der Erfindung.

Dae abgeänderte Gerät gemäß Fig. 2_# enthält einen Gesenkstempel 110, der an dem Stem.pel einer nicht dargestellten hydraulischen Presse befestigt werden kann sowie eine kreisförmige feststehende Aufnahme 130. Die Aufnahme 130 trägt ein · loses zusammengesbelltes Wälzlager 140. Das Wälzlager 140 besitzt einen Außenring 141 aus verformbarem, härtbarem Material wie z.'B. ein zur Wärmebehandlung geeigneter Stahl, sowie einen Innenring 142 und Rollkörper zwischen diesen Eingen. Der Gesenkstempel 110 besitzt einen hohlen rohrförmigen Durchgang 111, der von der Grundfläche 112 nach oben und von dort auf die Seitenwand 113 verläuft. Der Durchgang 111 bis zu den Kanten 114 und 115, von wo aus er in Richtung auf die Außenwand 112 auseinanderläuft, und seine obere Fläche verläuft nach oben gerichtet unter einer Neigung auf"die Kante 116. Der Durchgang ist im Querschnitt von der Grundfläche 112 bis zur Kante 114 kreisförmig. An der Bodenfläche 112 ist er ungefähr gleich dem Durchmesser des Lageraußenrings 141» der radial verengt werden soll, und besitzt eine Anf>asaung 119· Von der Bodenwand 112 ab nach oben nimmt er im Durchmesser bis zum Punkt 120 hin ab, wo er im Durchmesser gleich dem nach der Verengung geforderten Durchmesser des Außenringes ist. Der Durchmesser am Punkt 120 kann, wie unten beschieben wird, festgelegt werden.

Die Oberfläche der kreisförmigen Aufnahme 130 in diesem ■Beispiel besitzt drei durch konzentrische Kreise abgegrenzte Hohen. Die innere Fläche 131 ist die höchste, die nach außen nächstfolgende Fläche 132 ist die tiefste und die äußerste Fläche 133 liegt in der Höhe dazwischen. Die Abmessungen der Aufnahme sind so ausgeführt, daß das Wälzlager HO auf ihr Aufnahme findet, wobei der oberste ■l£il der Aufnahme als ein Dorn 134 wirkt, über den der

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Innenring des Wälzlagers lose paßt. Die nächste in Richtung nach außen fclgende Fläche dient als Lager für den Innenring und die äußerste "Fläche dient zur Aufnahme des Außenrings. Die Lagerringe und die Wälzkörper liegen vorzugsweise auereichend eng beieinander, damit die Wälzkörper nicht aus den Rollbahnen der Lagerringe herausfallen können. Diese Anordnung zwischen den Lagerrittgen und den Rollkörpern kann durch die Anordnung von so zueinander dimensionierten Lagerringen erreicht werdenι bei denen der Zwischenraum zwischen den zylindrischen Teilen der Wände kleiner ist als der Durchmesser der Wälzkörper, jedoch noch genügend groß, um eine Zusammenstellung . durch Einführung der Wälzkörper in eine Rollbahn in einer der Lagerringe zu ermöglichen» um danach die Lagerringe in die in der Zeichnung dargestellte Anordnung zu bringen, Wenn das Wälzlager UO auf der Aufnahme*130 sitzt, befindet sich die Rollbahn des Innenrings vorzugsweise etwas unterhalb der Rollbahn des Außenrings, damit der Innenring während des weiter unten beschriebenen VerengungsVorganges schweben kann.

Während des Arbeitsvorgangs wird das Wälzlager, wie dargestellt, auf die Aufnahme gelegt und der Gesenkstempel 110' läuft nach unten, bis der rohrfcrmige Durchgang 111 über., den Lageraußenring hinweggegangen ist und eich der Punkt 114 gerade unterhalb des Lagers befindet. Während der Abwärtsbewegung des Teils des Durchgangs von der Anfasung 119 bis zum Funkt 120 wird der Außenring zusammengedrückt, bis Innen- und Außenring und die Wälzkörper zwischen ihnen sich in der endgültigen Wälzlageranordnung befinden. Der Gesenk-.stempel wird dann nach oben geführt, ein weiteres Lager HO auf die Aufnahme gelegt, und der Vorgang mit diesem Lager wiederholt. Es sei darauf hingewiesen, daß, wenn der Außenring 141 eich zu verengen beginnt, er die Rollkörper nach innen gegen die oberen Abrundungen der Rollbahn des Innen-• ringe 142 drückt, wodurch der Innenring aus seiner Stellung auf der Aufnahme 130 nach oben geführt wird bis zu einem Funkt, "bei dem die Rollbahnen des Innen- und Außenringes

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sich gegenüberstehen. Auf diese Weise kann der Innenring während des Verengungsvorgangs frei schweben innerhalb der durch den Dorn 1J34 gesetzten Grenzen. Es i$t vorteilhaft, solch eine gewisse freie Beweglichkeit vorzusehen, damit eine genaue Passung des Endproduktes gewährleistet wird.

Der oben beschriebene Vorgang liefert ein fertig bearbeitetes Wälzlager mit durchlaufenden Lagerringen und einem vollen Satz Wälzkörper. Jeder gewünschte Paßsitz kann durch Veränderung des Durchmessers des Durchgangs 111 am Punkt erreicht werden. Unter bestimmten Umständen ist jedoch eine abgeänderte Arbeitsweise wünschenswert, d.h. eine Vereinigung der Verengung des Außenringes und eine Aufweitung des Innenringes. In diesem Fall sind die Abmessungen des rohrförmigen Abschnittes 111 natürlich so bemessen, daß die Verengung des Außenringes allein unzureichend ist, um die Wälzkörper in ihre endgültige Lagerstellung zu bringen. Diese Möglichkeit bietet den Vorteil, daß der Zwischenraum zwischen den Lagerringen am Beginn größer sein kann als dies möglich wäre, falls dieser Zwischenraum durch nui· einen Vorgang allein verengt werden müßte.

Obwohl es in diesem Pail möglich ist, den Innenring ent- ' weder vor oder nach der Verengung des Außenringes aufzuweiten, ist es üblicherweise zur bestmöglichen Steuerung der Abmessungen üblich, zunächst den Außenring zu verengen und danach die Teile in ihre endgültige Lagerstellung zu bringen, indem der Innenring aufgeweitet wird. Aus der Erfahrung hat eich ergeben, daß eine Steuerung der Abmessungen eher in dem Aufweitungsvorgang als in dem Verengungsvorgang erzielt werden kann und daß besonders bei kleinen Wälzlagern eine nützliche Abmessungssteuerung erreicht werden kann, indem der Abstand hauptsächlich durch Verengung und nur geringfügig durch Aufweitung verringert wird.

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Palls nötig, kann der Vorgang, der die lagerteile in ihre endgültige Lagerverbindung bringt, ausgeführt werden, "bis die Lagerringe und die Wälzkörper sich in ihrer vorgespannten lage, d.h. radial gegeneinander gedrückt befinden, worauf die Wälzbahnen geglättet werden können. Hier hat es sich wieder als vorteilhaft erwiesen, die Aufweitung nach der Verengung vorzunehmen, und zwar mit einem geringeren Verformungsgrad als die Verengung, um eine bessere Kontrolle ,der Abmessungen zu erreichen. Die Lagerteile können nach dem Abstandsverringerungsvorgang warm behandelt werden oder auch nach dem Glättungsvorgang, falls dies vorgesehen ist, um .eine oder beide Lagerteile zu hardens.

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Claims

Patentansprüche

1. Gerät zur Herstellung eines Radial-Rillenwälzlagers aus vorgefertigten Laufringen und fertig bearbeiteten Y/älzkörpern, bei dem Laufringe und Wälzkörper durch plastische Verformung eines oder beider Laufringe verbunden werden, dadur ch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme der Laufringe konzentrisch zueinander liegende, drehbar gelagerte und relativ zueinander in Achsrichtung bewegbare Aufnehmer vorgesehen sind, von denen wenigstens einer eine Spanneinrichtung für den entsprechenden Laufring und wenigstens eitler eine Einrichtung zur Herbeiführung einer relativen Drehbewegung zwischen den Laufringen besitzt, und daß der Aufnehmer für den Außenlaufring mit einem über einen Bereich seiner Länge konisch verlaufenden Verengungskanal und der Aufnehmer für den Innenlaufring mit einem radial aufweitbaren Dorn versehen ist.

2. Gerät nach Anspruch 1,dadurch gekennzeich net, daß der eine Aufnehmer für den Außenlaufring ein hohler Aufnahmedorn (1) ist, der drehbar in einem Aufnahmekörper (2) untergebracht ist, und daß ein drehbarer hohler Reduzierstempel (17) sich ih Richtung auf den Aufnahmedorn und von ihm in der gleichen Achse wegbewegen läßt.

3. Gerät nach den Ansprüchen 1 und 2,dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Aufnehmer (6) zentrisch innerhalb des Aufnahmedorns (1) zur Aufnahme des Innenlauf ringes angeordnet und in Bezug auf ihn drehbar ist, wobei der Reduzierstempel (17) mit einer solchen konischen öffnung versehen ist, daß er über den mit Übergröße ausgeführten Außenlaufring geht, und daß Einrichtungen zur Drehung des Stempels und des Aufnahmedorns in entgegengesetzten Richtungen vorgesehen sind.

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Wftt& ÜnferlclΠ3Π (Art 7 S1 Abs. 2 ffr.

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4. Gerät nach Anspruch 2 oder 3,dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Aufnehmer (6) ein rohrförmiges Teil ist, der mit einem aufweitbaren Endabschnitt über das Ende des Aufnahmedorns (1) hinausragt, daß ein Treibdorn (12) innerhalb des rohrförmigen Teils (6) gleitend angeordnet ist und ein kegelförmiges iJnde besitzt,.durch das der Endabschnitt des rohrförmigen Teils (6) aufweitbar ist, und daß eine Drehvorrichtung (15) den rohrförmigen Teil (6) und den Treibdorn (12) als eine Einheit dreht.

5. Gerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnehmer die Laufringe so tragen, daß die Rollbahn des Innenlaufringes sich etwas tiefer befindet als die Rollbahn des Außenlaufringes, solange der Reduzierstempel mit dem Außenlaufring noch nicht in Eingriff steht.

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