DE2528997A1

DE2528997A1 - Verfahren zum befestigen einer anlaufscheibe in der bohrung eines duennwandigen lagerringes

Info

Publication number: DE2528997A1
Application number: DE19752528997
Authority: DE
Inventors: Manfred Brandenstein; Friedrich Wilhelm Vo Hackewitz; Armin Olschewski; Lothar Walter
Original assignee: SKF Kugellagerfabriken GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1975-06-28
Filing date: 1975-06-28
Publication date: 1977-04-14
Also published as: GB1543804A; FR2315634A1; FR2315634B1; IT1071214B

Description

Verfahren zum Befestigen einer Anlaufscheibe in der Bohrung eines dünnwandigen Lagerringes

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen einer Anlaufscheibe in der Bohrung eines dünnwandigen Lagerringes, insbesondere eines Wälzlageraußenringes.

Es ist ein Verfahren bekannt, bei dem in der Bohrung eines dünnwandigen Wälzlageraußenringes zunächst eine innere Anlageschulter für eine axial belastbare Anlaufscheibe mit Hilfe von Form- oder Schneidwerkzeugen hergestellt, eine Anlaufscheibe in diese Bohrung eingesetzt und dann das anlaufscheibenseitige Ende des Wälzlageraußenringes zwecks Pestsetzung der Anlaufscheibe in dieser Bohrung radial nach innen umgebogen wird (DT-OS 1 525 lj&)· Dieses bekannte Verfahren ist aufwendig und teuer, weil für die Herstellung der inneren Anlageschulter in der Bohrung des Wälzlageraußenringes Form- und Schneidwerkzeuge, die wegen ihres Verschleißes nur eine begrenzte Gebrauchsdauer besitzen, verwendet werden müssen. Außerdem hat dieses Verfahren den Nachteil, daß enge Toleranzen in den Sitzflächen zwischen Wälzlageraußenring und Anlaufscheibe eingehalten werden müssen, damit ein fester Sitz ohne Verlagerung oder Lockerung der Anlaufscheibe in der Bohrung des Wälzlageraußenringes gewährleistet ist. In vielen Fällen muß der Abstand der inneren Anlageschulter der Anlaufscheibe von der Führungssehulter des Wälzlageraußenringes, die der Anlaufscheibe gegenüberliegt und/oder von den Wälzkörpern genau eingehalten werden, damit das seitliche Führungsspiel der Wälzkörper im Wälzlageraußenring nicht zu groß und nicht zu klein wird. Aus diesem Grund müssen bei dem bekannten Verfahren auch enge Toleranzen bezüglich der axialen Lage der inneren Anlageschulter im Wälzlageraußenring und bezüglich der Sortierungstoleranz der Wälzkörperbreite

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(in axialer Richtung) eingehalten werden, was die Herstellung des Wälzlagers ebenfalls verteuert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zum Befestigen einer Anlaufscheibe in der Bohrung eines dünnwandigen Lagerringes zu schaffen, das diese Nachteile nicht aufweist. Insbesondere soll das Verfahren wirtschaftlich sein und ohne Form- und Schneidwerkzeuge für die Herstellung der inneren Anlageschulter der Anlaufscheibe auskommen. Außerdem soll das Verfahren in einer Fertigung mit großen Stückzahlen ohne weiteres anwendbar sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, bei dem die Anlaufscheibe zumindest an ihrem äußeren Rand gehärtet und anschließend zwecks plastischer Anformung einer inneren Anlageschulter in die Bohrung des zugehörigen Lagerringes, die im Durchmesser geringfügig kleiner als der Durchmesser des äußeren Randes ist, axial eingedrückt wird. Dabei formt der Rand der Anlaufscheibe sowohl ihre radiale Sitzfläche als auch ihre innere Anlageschulter durch Wegdrücken oder Fließpressen eines Teils des Werkstoffs des Lagerringes in Richtung der Anlageschulter, so daß eine radial nach innen in der Bohrung des Lagerringes vorstehende Anlagesehulter entsteht. Der Lagerring wird bei diesem Eindrücken der Anlageschulter am besten in einer Matrizenform radial und axial festgehalten.

Nach einem besonderen Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrenswird der Lagerring vor dem axialen Eindrücken der Anlaufscheibe zum Teil, zum Beispiel in seiner Laufbahn für die Wälzkörper, gehärtet, während das die Anlaufscheibe aufzunehmende Ende ungehärtet bleibt. Auf diese Weise kann der ungehärtete Werkstoff dieses Endes beim Eindrücken der Anlaufscheibe ohne weiteres plastisch verformt und zur inneren Anlageschulter angepreßt werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der Lagerring vor dem axialen Eindrücken der Anlauf scheibe an dem die Anlauf scheibe aufzunehmenden Ende radial nach außen aufgebogen. Dadurch kann sich die Anlaufscheibe beim Eindrücken in die Bohrung des Lagerringes selbsttätig zentrieren.. Außerdem wird dadurch ein Anpressen der Anlageschulter ohne

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Gefahr der Verwölbung des die Anlaufscheibe aufnehmenden Endes des Lagerringes ermöglicht, denn dieses Ende wird beim Eindrücken der Anlaufscheibe nur zum Teil durch das Fließpressen in seiner Wandstärke geschwächt. Die Größe dee fließgepreßten Werkstoffvolumens zur Herstellung der inneren Anlageschulter kann durch mehr oder weniger weites Aufbiegen des die Anlaufscheibe aufzunehmenden Endes eingestellt werden.

Zwecks Herstellung einer äußeren Anlageschulter für die Anlaufscheibe kann der Lagerring an dem die Anlaufseheibe aufnehmenden Ende nach dem axialen Eindrücken der Anlaufscheibe radial nach innen umgebogen werden. Das nach innen umgebogene Ende des Lagerringes kommt an der äußeren Stirnfläche der Anlaufscheibe zu liegen und hält die Anlaufscheibe in der Bohrung des Lagerringes fest. Dadurch wird eine selbsthaltende Lagereinheit, zum Beispiel Lageraußenring mit eingebauten Wälzkörpern und Lagerinnenring, geschaffen und die Anlaufscheibe kann axial nach außen gerichtete Kräfte, zum Beispiel axiale Anlaufkräfte der Wälzkörper, über ihre äußere Anlageschulter auf den Lagerring übertragen. Die Größe des Arbeitshubes des Pressenstempels beim axialen Eindrücken der Anlaufseheibe kann relativ zu einem Abstand für jedes einzelne Lager eingestellt werden, der zwischen einer Schulter in der Bohrung des Lagerringes und der Stirnfläche der am Stempel gehaltenen Anlaufscheibe gemessen wird. Somit kann auch bei verschiedener axialer Lage einer Schulter, zum Beispiel Anlaufschulter für die Wälzkörper, der gewünschte Abstand dieser Schulter von der eingebauten Anlaufscheibe genau eingehalten und ein bestimmtes axiales Spiel der Wälzkörper zwischen Schulter und Anlaufscheibe gesichert werden.

Ähnlich kann aber auch die Größe des Arbeitshubes beim axialen Eindrücken der Anlaufscheibe relativ zu den Stirnflächen von, in den Lagerring eingesetzten, axial gegen eine Schulter des Lagerringes anliegenden Wälzkörpern bestimmt und eingestellt werden. Es wird dann ein äußerst genaues axiales Spiel der Wälzkörper zwischen der Schulter des Lagerringes und der eingebauten Anlaufseheibe auch bei unterschiedlicher Abmessungssortierung der Wälzkörper eingehalten.

Der Rand der Anlaufscheibe kann am Umfang verteilte VorsprUnge aufweisen, die sich beim axialen Eindrücken dieser Anlaufseheibe leicht in die Bohrung des Lagerringes eingraben. Dadurch ist eine verdrehsichere

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Befestigung der Anlaufscheibe in der Bohrung des Lagerringes verwirklicht und eine Lockerung des festen Sitzes zwischen Anlaufscheibe und Lagerung im Betrieb ist ausgeschlossen. Außerdem sind dann relativ kleine Kräfte bei der plastischen Formung der unterbrochenen inneren Anlageschulter notwendig.

Der Lagerring kann spanlos, zum Beispiel im Tiefziehverfahren hergestellt werden. Auch kann die der Anlaufscheibe gegenüberliegende Schulter zur Führung der WMlzkb'rper im Lagerring gebildet werden, indem das der Anlaufscheibe gegenüberliegende Ende des Lagerringes radial nach innen umgebogen wird. Diese Schulter weist, wenn kalibrierter Bandwerkstoff genommen wird, nur ganz geringe Breitenschwankungen auf. Dies 1st zur Herstellung eines genauen in kleinen Grenzen schwankenden Spiels der Wälzkörper zwischen Anlaufscheibe und Schulter von Vorteil.

Im folgenden wird anhand von Beispielen mit den zugehörigen Zeichnungen das erfindungsgemäße Verfahren erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Kugellagers,

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Kugellager, das gemäß dem in Figur 1 demonstrierten Verfahren hergestellt ist,

Fig. 3 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines abgeänderten Kugellagers,

Fig. 4 einen Querschnitt durch ein Kugellager, das gemäß dem in Figur 3 demonstrierten Verfahren hergestellt ist,

Fig. 5 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäöen Verfahrens zur Herstellung eines weiteren, abgeänderten Kugellagers, und

Fig. 6 eine teilweise Seitenansicht der in Figur 5 gezeigten Anlaufscheibe.

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In Figur 1 ist mit 1 eine ebene Anlaufscheibe bezeichnet, welche den AuSendurohneaser D aufweist. Unter dieser Anlaufscheibe 1 ist der spanlos hergestellte Lagerring 2 in einer Matrize jj (gestrichelt gezeichnet) radial und axial festgehalten. In diesem Lagerring 2 ist ein Lagerinnenring 4 mit Kugeln 5 eingesetzt, wobei die Kugeln 5 an der einstückigen Schulter 6 des Lagerrings 2 zur Anlage kommen. Die Anlaufscheibe 1, welche zumindest an ihrem äußeren Rand gehärtet ist, wird zum Beispiel durch einen Stempel 10 (in Figur 3 gestriohelt eingezeichnet) in die Bohrung des zugehörigen Lagerringes 2 axial nach unten gedrückt. Die Bohrung des Lagerringes 2 weist dabei erfindungsgemäß den Durchmesser d auf, welcher etwas kleiner als der Durchmesser D des Äußeren Randes der Anlaufseheibe 1 ist. Beim axialen Eindrücken der Anlaufscheibe 1 in die Bohrung des Lagerringes 2 wird somit der relativ weiche Werkstoff in der Bohrung des Lagerringes 2 fließgepreßt oder abgestreckt, so daß die in Figur 2 dargestellte innere Anlageschulter 7 plastisch angeformt wird. Anschließend wird das die Anlaufscheibe aufnehmende Ende 8 - in Figur 2 gestrichelt eingezeichnet - zwecks Herstellung einer äußeren Anlageschulter 9 für die Anlaufscheibe 1 radial nach innen umgebogen.

Durch Messen des Abstandes E (Figur 1) der Schulter 6 von der unteren Stirnseite der am Stempel 10 (Figur 3) festgehaltenen zugehörigen Anlaufscheibe 1 mit an sich bekannten FUhlergeräten oder berührungslosen Meßgeräten und Vergleich dieses Abstandes E mit dem gewünschten Abstand B (Figur 2), das ist der Abstand zwischen der Schulter 6 und der im Lagerring 2 eingebauten Anlaufscheibe 1, kann der erforderliche Arbeitshub (E-B) zum Eindrücken der Anlaufscheibe 1 von Fall zu Fall festgelegt werden. Mit dem Einhalten dieses Abstandes B wird also ein genaues axiales Spiel der Kugeln 5 zwischen der Anlauf scheibe 1 und der Schulter 6 hergestellt, das unabhängig von Dickenschwankungen der Anlaufscheibe 1 und der Schulter 6 ist. Noch genauer kann dieses axiale Spiel eingehalten werden, wenn als Bezugsmaß für den Arbeitshub der Abstand C zwischen den, die Schulter 6 berührenden Kugeln 5 und der unteren Stirnseite der am Stempel 10 (Figur 3) festgehaltenen Anlaufscheibe 1 gemessen und mit der gewünschten Größe des axialen Spiels der Kugeln 5 im Lagerring 2 verglichen wird. Der erforderliche Arbeitshub ergibt sich dann, wenn vom gemessenen Abstand C die gewünschte Größe des axialen Spiels

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abgezogen wird. Diese Rechenoperation kann automatisch durch an sich bekannte elektronische Komparatoren durchgeführt werden, die entsprechende Regelimpulse zum Einstellen des Arbeitshubes und axialen Eindrücken der Anlaufscheibe 1 in den zugehörigen Lagerring 2 an die Werkzeugmaschine (Presse) weiterleiten. Selbst bei unterschiedlicher Durchmessersortierung der Kugeln 5 wird auf diese Weise immer ein konstantes axiales Spiel der Kugeln 5 im Lagerring 2 hergestellt.

In Figur J ist der tiefgezogene Lagerring 2 vor dem axialen Eindrücken der ebenen Anlaufscheibe 1 an seinem die Anlaufscheibe aufzunehmenden Ende 11 nicht gehärtet und radial nach außen aufgebogen, so daß eine ordentliche Zentrierung der Anlaufscheibe 1 im Lagerring 2 während des Anpressens der in Figur 4 gezeigten inneren Anlageschulter 7 erfolgt. Die Gefahr einer schädlichen Verformung des die Anlaufscheibe aufzunehmenden Endes 11 beim Eindrücken der Anlaufscheibe 1 ist weitgehend abgewendet, weil die Stirnseite dieses Endes 11 beim Einpressen der Anlaufscheibe 1 nur zum Teil geschwächt wird und dieses Ende 11 einen großen Widerstand gegenüber Verbiegen oder Verwölben aufweist. Durch mehr oder weniger weites Aufbiegen des die Anlaufscheibe 1 aufzunehmenden Endes 11 kann die Größe des angepreßten WerkstoffVolumens zur Herstellung der inneren Anlageschulter 7 eingestellt werden. Zwecks Herstellung einer äußeren Anlageschulter 9 wird das Ende 11 des Lagerringes 2 schließlich nach dem Eindrücken der Anlaufscheibe 1 radial nach innen umgebogen (Figur 4).

In den Figuren 5 und 6 ist eine abgeänderte Anlaufscheibe 1 gezeigt, welche einen äußeren Rand mit Vorsprüngen 12 aufweist. Beim Eindrücken dieser Anlaufscheibe 1 in die Bohrung des Lagerringes 2 graben sich diese VorsprUnge 12 in die Bohrung ein und pressen den Werkstoff nach innen unter Bildung einer unterbrochenen Anlageschulter 7· Mit diesen am Umfang verteilten Vorsprüngen 12 wird wenig Werkstoff der Bohrung verpreßt, so daß die Kräfte beim Eindrücken der Anlaufscheibe 1 relativ klein sind.

Das in den Figuren 1 bis 6 demonstrierte erfindungsgemäße Verfahren hat den großen Vorteil, daß eine Anlaufscheibe ohne Verwendung teurer spanabhebender Werkzeuge in einem spanlos gefertigten Lagerring befestigt

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werden kann. Die Wirtschaftlichkeit dieses Verfahrens ist weiterhin groß, weil Anlaufsoheibe und Lagerring getrennt wärmebehandelt und anschließend, duroh automatische Maschinen der Serienfertigung zusammengebaut werden können* wobei die vorbestinmte Lage der Anlaufscheibe 1 in der Bohrung des Lagerringes 2 einwandfrei eingehalten ist.

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Claims

Patentansprüche

f l.y Verfahren zum Befestigen einer Anlaufscheibe in der Bohrung eines dünnwandigen Lagerringes, insbesondere eines Wälzlageraußenringes, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlaufscheibe zumindest an ihrem äußeren Rand gehärtet und anschließend zwecks plastischer Anformung einer inneren Anlageschulter in die Bohrung des zugehörigen Lagerringes, die im Durchmesser geringfügig kleiner als der Durchmesser des äußeren Randes der Anlaufscheibe ist, axial eingedrückt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerring vor dem axialen Eindrücken der Anlaufscheibe zum Teil, zum Beispiel in seiner Laufbahn für die Wälzkörper, gehärtet wird, während das die Anlaufscheibe aufzunehmende Ende ungehärtet bleibt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerring vor dem axialen Eindrücken der Anlaufscheibe an dem die Anlaufscheibe aufzunehmenden Ende radial nach außen aufgebogen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerring nach dem axialen Eindrücken der Anlaufscheibe an dem die Anlaufscheibe aufnehmenden Ende zwecks Herstellung einer äußeren Anlageschulter radial nach innen umgebogen wird.
5· Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand einer Schulter in der Bohrung des Lagerringes von der Stirnfläche der am Stempel gehaltenen Anlaufscheibe gemessen und die Größe des Arbeitshubes beim axialen Eindrücken der Anlaufscheibe relativ zu diesem Abstand eingestellt wird. ·

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6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Stirnflächen der in den Lagerring eingesetzten, gegen eine Schulter des Lagerringes sich axial abstützenden Wälzkörper von der Stirnfläche der am Stempel gehaltenen Anlaufscheibe gemessen und die Größe des Arbeitshubes beim axialen Eindrücken der Anlaufscheibe relativ zu diesem Abstand eingestellt wird.

7· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerring spanlos, zum Beispiel im Tiefziehverfahren, gefertigt wird.

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