DE3932635C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Axiallagers.

Gegenwärtig hergestellte Axiallager haben Einrichtungen zum Halten einer Käfig-Rollen-Anordnung innerhalb eines Axiallager-Laufrings, wobei diese Einrichtungen häufig als geformte Laschen oder Lippen ausgebildet sind.

Solche Axiallager sind beispielsweise aus der US-PS 47 25 153 und aus der DE-OS 24 39 888 bekannt. Hier sind Axiallager beschrieben, die eine Käfig-Rollen-Anordnung aufweisen, die in einen Axiallager-Laufring eingelegt ist, der eine sich axial erstreckende, die Käfig-Rollen-Anordnung radial außen umgreifende Lippe hat. Dabei ist die Lippe an ihrem freien Ende mit Teilbereichen ihres Umfanges zum Umgreifen der Käfig-Rollen- Anordnung nach radial innen umgebogen.

Ein typisches Verfahren zum Herstellen von Wälzlagern ist zum Beispiel aus der US-PS 20 38 475 bekannt. Die Anwendung solcher Verfahren zur Herstellung von geformten Laschen oder Lippen ist mit verschiedenen Problemen verbunden. Das Preßwerkzeug ist kompliziert und kann nur langsam betätigt werden. Es erfordert einen beträchtlichen Wartungsaufwand. Die Dimensionen der Laschen sind schwer einzuhalten, wobei unvollkommen ausgeführte Laschen eine schlechte Halterung, negative Einflüsse auf die Betriebseigenschaften des Lagers oder Beschädigungen des Lagers zur Folge haben können, wenn dieses zusammengebaut wird. Diese Probleme, insbesondere wenn sie kombiniert auftreten, haben eine relativ hohe Ausschußrate zur Folge.

Es ist allgemein bekannt, daß Bauteile aus Stahl durch Erhitzen duktil und damit entsprechend leicht verformbar gemacht werden können. Ein hierauf aufbauendes Verfahren zur Herstellung von Rollenlagern ist aus der DE-PS 8 40 034 bekannt. Hier sind Mittel und Verfahren zur Erzielung einer Härteverminderung der Laufringe von Wälzlagern beschrieben, wobei geeignet geformte Körper, die entsprechend aufgeheizt sind, eine gewisse Zeit lang gegen die Kanten der Laufbahnen der Wälzlager gedrückt werden. Die Verminderung der Härte ergibt hierbei allerdings bei einer Schleif- und Polierbearbeitung einen größeren Werkstoffabhub. Die dadurch bewirkte Maßänderung an den Laufflächen hat eine Minderbeanspruchung an diesen Stellen zur Folge.

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, die engen Dimensionstoleranzen, die bei geformten Laschen erforderlich sind, überflüssig zu machen, sowie eine Möglichkeit zu schaffen, einen gehärteten und damit spröden Laufring eines Lagers nachträglich bereichsweise zu verformen, ohne einen Härteabfall der Laufflächen in Kauf nehmen zu müssen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 1 und den zugehörigen Unteransprüchen 2 bis 5 ein Herstellungsverfahren für das Axialwälzlager bzw. für den Laufring beschrieben. Eine Vorrichtung zum Herstellen bzw. zum Zusammenbauen des Axialwälzlagers ergibt sich aus Anspruch 6 mit den zugehörigen Unteransprüchen 7 bis 9.

Durch das hier beschriebene spezielle bereichsweise Erwärmen der Lippe eines Lager-Laufringes mittels Elektroden (Widerstandserhitzen, Induktionserhitzen, Laser-Erhitzen) kann der Sperrhaken oder Haltevorsprung über den Käfig einer Käfig-Rollen-Anordnung oder über einen weiteren Axiallaufring gebogen werden, der eine Käfig-Rollen-Anordnung hält, um ein Axial-Wälzlager zu bilden. Hierzu erstreckt sich die axiale Lippe des Axial-Laufrings axial über die Käfig-Rollen-Anordnung oder über einen zweiten Axial-Laufring hinaus.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung eines solchen Laufrings bzw. eines solchen Lagers werden Kosten und Ausschuß vermindert.

Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Be­ schreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Axialwälzlagers;

Fig. 2 ist eine bruchstücksweise Ansicht eines Teils des Lagers von Fig. 1 in vergrößertem Maßstab, wobei ein Axiallaufring entfernt ist;

Fig. 3 ist eine Ansicht, teilweise im Schnitt, zur Erklärung der anfäng­ lichen Schritte bei der Durchführung des Herstellungsverfahrens zur Bildung von Sperrhaken oder Haltevorsprüngen an einer äußeren Lippe eines Axiallaufrings und zeigt auch eine Ausführung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens;

Fig. 4 ist eine Ansicht ähnlich Fig. 3 zur Beschreibung einiger späterer Schritte zur Ausführung des Verfahrens;

Fig. 5 ist eine bruchstücksweise Schnittansicht eines Axiallagers mit zwei Laufringen, wobei der eine Laufring eine mit Sperrhaken oder Haltevorsprüngen versehene äußere Lippe und der andere Laufring eine mit Sperrhaken oder Haltevorsprüngen versehene innere Lippe hat;

Fig. 6 ist eine bruchstücksweise Schnittansicht eines Axiallagers mit zwei Laufringen, wobei der eine Laufring eine äußere Lippe mit Haltevorsprüngen oder Sperrhaken über dem äußeren Umfang des anderen Laufrings hat und wobei der andere Laufring eine mit Halte­ vorsprüngen oder Sperrhaken versehene innere Lippe hat, die den Käfig einer Käfig-Rollen-Anordnung übergreifen;

Fig. 7 ist eine Ansicht, teilweise im Schnitt, zur Erläuterung der anfäng­ lichen Schritte bei der Durchführung des Verfahrens zur Herstel­ lung von Sperrhaken oder Haltevorsprüngen an einer inneren Lippe eines Axiallaufrings, wobei auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens dargestellt ist;

Fig. 8 ist eine Ansicht ähnlich Fig. 7 zur Beschreibung der späteren Schritte bei der Durchführung des Verfahrens.

Wie insbesondere die Fig. 1 und 2 zeigen, weist das Axialwälzlager einen Axiallaufring 10 auf, der eine sich radial erstreckende ringförmige Lauf­ bahn 12 mit einer Bohrung 14 zur Aufnahme einer nicht dargestellten Welle hat.

Eine einstückig mit dem Laufring 10 ausgebildete ringförmige Lippe 18 er­ streckt sich axial vom äußeren Umfang der Laufbahn. Wenigstens ein und vor­ zugsweise drei in Umfangsrichtung mit großen Abständen verteilte Vorsprünge oder Sperrhaken 20 ragen von dem freien Ende der Lippe 18 vor. Bei dem dar­ gestellten Ausführungsbeispiel sind die Sperrhaken 20 unter einem Bogenab­ stand von etwa 120° angeordnet.

Fig. 2 zeigt, daß die Lippe 18 eine ringförmige innere Oberfläche 22 und eine ringförmige äußere Oberfläche 24 hat. Jeder Sperrhaken oder Haltevor­ sprung 20 hat eine innere Oberfläche 26, die sich nach innen zu der Achse des Laufrings 10 unter einem spitzen Winkel in Bezug auf die innere Ober­ fläche 22 der Lippe 18 erstreckt, und eine äußere Oberfläche 28, die sich nach innen zu der Achse des Laufrings 10 unter einem spitzen Winkel in Be­ zug auf die äußere Oberfläche 24 der Lippe 18 erstreckt.

Die Haltevorsprünge oder Sperrhaken 20 dienen dazu, die axiale Bewegung einer Käfig-Rollen-Anordnung zu begrenzen. Der Käfig 30 hat in Umfangsrich­ tung voneinander getrennte Taschen 32, die Wälzkörper oder Lagerrollen 34 in Umfangsrichtung auf Abstand halten. Der Käfig 30 hat einen ringförmigen, sich radial erstreckenden Teil 36, der sich bis in die Nachbarschaft der inneren Oberfläche 22 der Lippe 18 erstreckt. Die Lippe 18 erstreckt sich von der Laufbahn 12 über den Käfigteil 36 und an diesem vorbei. Der Innen­ durchmesser jedes Haltevorsprungs oder Sperrhakens 20 ist kleiner als der Durchmesser des Käfigteils 36, so daß die Käfig-Rollen-Anordnung in dem gehärteten Laufring 10 gehalten ist.

Bei einigen Anwendungsfällen kann der Axiallaufring 10 mit der Käfig-Rollen- Anordnung 30, 34 von Fig. 2 als Axiallager ohne den zweiten Laufring 42 (Fig. 3) verwendet werden, der dem Laufring 10 gegenüberliegt.

Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Axiallageranordnung. Die Käfig-Rollen-Anordnung einschließ­ lich des Käfigs 30, dessen sich radial erstreckender Teil 36 sich bis in die Nähe der Lippe 18 erstreckt, wird in den gehärteten Laufring 10 eingesetzt. Der entgegengesetzte Laufring 42 hat eine sich radial erstreckende Lauf­ bahn 44, die zu der sich radial erstreckenden Laufbahn 12 des Laufrings 10 entgegengesetzt angeordnet ist. Der Laufring 42 hat auch eine einstückig damit ausgebildete Lippe 46, die sich axial von dem Innendurchmesser der Laufbahn 44 her erstreckt.

Das Verfahren zur Herstellung eines Axiallagers beinhaltet die Schritte des Zusammenfügens des Lagers und des anschließenden Erhitzens eines kleinen axialen und umfangsmäßigen Bereichs der Lippe 18, um den Haltevor­ sprung oder Sperrhaken 20 bilden zu können, solange dieser Bereich noch heiß ist. Es ist nötig, den Haltevorsprung oder Sperrhaken auszubilden, während dieser Bereich heiß ist, da die Laufbahnen gehärtet sind. Verschie­ dene Verfahren zum Erhitzen des kleinen Bereichs der Lippe vor dem Formen der Haltevorsprünge oder der Sperrhaken sind denkbar, beispielsweise Wider­ standserhitzung, Induktionserhitzung oder Lasererhitzung. Eine Widerstands­ erhitzung ist in den Fig. 3 und 4 gezeigt. Eine Elektrode 50 wird in Be­ rührung mit dem freien Ende der Lippe 18 gebracht. Die andere Elektrode 52 hat einen größeren Berührungsbereich mit dem Axiallaufring 10 und berührt den Laufring in demjenigen Bereich, der nicht erhitzt werden soll. Daher dient die Elektrode 52 als Wärmeableitung. Nachdem der zu erhitzende Be­ reich der Lippe heiß ist, wird die Elektrode 50 zurückgezogen, und ein Form­ stempel 53 wird einwärts auf den erhitzten Bereich zu bewegt, um den Halte­ vorsprung oder Sperrhaken 20 auszubilden (Fig. 4).

Die Elektroden 50 und 52 sind so angeordnet, daß Strom durch einen sich axial und in Umfangsrichtung erstreckenden Teil der Lippe 18 durchgeleitet werden kann, um einen vorbestimmten Teil der Lippe zu erweichen, der sich von dem freien Ende der Lippe her erstreckt. Der Formstempel 53 hat eine abge­ winkelte Oberfläche 54 zum Biegen des erweichten Teils der Lippe um einen spitzen Winkel in Bezug auf den Rest der Lippe.

Auf diese Weise dienen die hergestellten Haltevorsprünge oder Sperrhaken 20 zum Halten der Käfig-Rollen-Anordnung in dem Axiallager.

Die Elektroden sind so bemessen, daß ein Strom nur über einen kleinen Ab­ schnitt in Umfangsrichtung und axialer Richtung der Lippe aufgebracht werden kann, um diesen kleinen Teil zu erweichen. Bei Betrachtung der Fig. 1 ist beispielsweise erkennbar, daß die Sperrhaken 20 sich nur über einen geringen Teil der 360°-Oberfläche der Lippe 18 erstrecken. Auch ist natürlich die abgewinkelte Oberfläche 54 des Formstempels 53 so bemessen, daß der erweichte Teil der Lippe der einzige Teil ist, der umgebogen wird. Drei Gruppen von Elektroden und Formstempeln können verwendet werden, um die drei Sperrhaken 20 gleichzeitig auszubilden. Alternativ könnte eine Gruppe von Elektroden und Formstempel benutzt und das Lager könnte gedreht werden, um die Sperr­ haken nacheinander auszubilden.

Durch Ausbildung der Sperrhaken an dem Lager, nachdem dieses zusammenge­ baut wurde, wird die Anforderung an enge Abmessungstoleranzen vermindert, die andererseits bei geformten Laschen erforderlich wären. Auch sind ein zusätzliches Band oder andere Bauteile, die für ein bandagiertes Axial­ lager nötig wären, nicht erforderlich. Die zum Herstellen von geformten Laschen an einem Lager erforderlichen komplizierten Werkzeuge und die volle 360°-Umbiegung in einem Lager mit 360°-Einrollung sind nicht erforderlich.

Es ist zu beachten, daß ein von den Elektroden 50 und 52 zum Erweichen des Lippenteils getrennter Stempel 53 zum Formen der Sperrhaken 20 verwendet wird. Dies gestattet es, die Elektroden aus einem guten Elektrodenmaterial herzustellen, und es gestattet, den Formstempel 53 aus einem guten Stempel­ material herzustellen. Oft ist ein gutes Elektrodenmaterial nicht ein gutes Stempelmaterial und umgekehrt. Durch Trennung der beiden Komponenten wird die Lebensdauer der Elektroden und des Stempels wesentlich verlängert, weil bei der Materialwahl keine Kompromisse gemacht werden müssen.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 5 hat ein zweiter Axiallagerlaufring 60 mit einer Laufbahn 62, die der Laufbahn 12 des Axiallagerlaufrings 10 ent­ gegengesetzt ist, eine sich axial erstreckende, innere ringförmige Lippe 64.

Die Lippe 64 erstreckt sich axial von dem inneren Umfang der Laufbahn 62 her. Wenigstens ein und vorzugsweise drei in Umfangsrichtung mit Abständen angeordnete Sperrhaken 66 haben eine innere Oberfläche 68 und eine äußere Oberfläche 70, die von der inneren Oberfläche 72 und der äußeren Oberfläche 74 der Lippe 64 von der Achse des Laufrings 60 weg unter einem spitzen Winkel in Bezug auf die Lippe 64 vorragen.

Der Käfig hat einen inneren Umfang 76 mit kleinerem Durchmesser als der Außendurchmesser des oder der Sperrhaken 66. Daher wird durch den oder die Sperrhaken 66 eine axiale Bewegung der Käfig-Rollen-Anordnung begrenzt.

Bei dem Ausführungsbeispiel des Lagers gemäß Fig. 5 wird eine axiale Bewegung der Käfig-Rollen-Anordnung in einer axialen Richtung durch Berührung des Teils 36 des Käfigs mit dem Sperrhaken 20 an dem gehärteten Axiallagerlaufring 10 begrenzt; eine axiale Bewegung der Käfig-Rollen-Anordnung in der anderen axialen Richtung wird durch Berührung des Teils 76 des Käfigs mit dem Sperr­ haken 66 begrenzt.

Bei dem Ausführungsbeispiel des Axiallagers gemäß Fig. 6 hat der gehärtete Axiallagerlaufring 80 eine sich axial erstreckende äußere Lippe 82, die etwas länger ist, als die sich axial erstreckende äußere Lippe der anderen Ausführungsbeispiele, so daß der Sperrhaken 84 gemäß Fig. 6 sich über den äußeren Umfang des gegenüberliegenden Laufrings 60 hinweg erstrecken kann anstatt über den Käfig der Käfig-Rollen-Anordnung. Der Axiallagerlaufring 60 erstreckt sich radial bis in den Bereich der inneren Oberfläche 86 der ring­ förmigen Lippe 82. Die ringförmige Lippe 82 erstreckt sich axial über den äußeren Umfang 88 des Laufrings 60 und über diesen hinaus. Die innere Ober­ fläche 90 und die äußere Oberfläche 92 des Sperrhakens 84 sind einstückig mit der ringförmigen Lippe 82 ausgebildet, und sie erstrecken sich axial unter einem spitzen Winkel auf die Achse des Lagers zu von der inneren Oberfläche 86 und von einer äußeren Oberfläche 94 der ringförmigen Lippe 82 her.

Eine axiale Bewegung der Käfig-Rollen-Anordnung und des Axiallaufrings 60 in einer axialen Richtung ist begrenzt durch Berührung des äußeren Umfangs 88 des Laufrings 60 mit dem Sperrhaken 84; eine axiale Bewegung der Käfig-Rollen- Anordnung und des Axiallaufrings 80 in der anderen axialen Richtung ist be­ grenzt durch Berührung des inneren Umfangs 96 der Käfig-Rollen-Anordnung mit dem Sperrhaken 66 an der inneren Lippe 64 des Axiallagerlaufrings 60.

Falls erwünscht, könnte die innere ringförmige Lippe des Laufrings 60 länger gemacht werden, und anstatt den Axiallagerlaufring 60 über die Käfig-Rollen- Anordnung umzubiegen, könnte der Laufring 60 zur Bildung von Sperrhaken über den inneren Umfang des Axiallagerlaufrings 80 umgebogen werden.

Die Fig. 7 und 8 veranschaulichen eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Axiallageranordnung, bei der die ringförmige, sich axial erstreckende innere Lippe des Laufrings 60 über den inneren Umfang 76 des Käfigs zur Bildung von Sperrhaken umgebogen wird. Die Käfig-Rollen-Anordnung einschließlich dem Käfig hat einen sich radial erstreckenden Teil 76, der sich bis in die Nachbarschaft der Außenseite der Lippe 64 erstreckt. Die Käfig- Rollen-Anordnung ist in den gehärteten Laufring 60 eingesetzt. Ein zweiter Laufring 100 ist entgegengesetzt zu dem Laufring 60 vorgesehen. Der entgegen­ gesetzte Laufring 100 hat eine sich radial erstreckende Laufbahn 102, die der sich radial erstreckenden Laufbahn 62 des Laufrings 60 entgegengesetzt ist. Der Laufring 100 hat auch eine einstückige Lippe 104, die sich axial von dem äußeren Durchmesser der Laufbahn 102 her erstreckt. Wie beim Er­ hitzen einer äußeren ringförmigen Lippe an einem Axiallager können zum Er­ hitzen der inneren ringförmigen Lippe des Axiallagers des Ausführungsbei­ spiels gemäß Fig. 7 und 8 mehrere Verfahren verwendet werden. Diese schließen das Widerstandserhitzen, das Induktionserhitzen und das Lasererhitzen ein. Ein Widerstandserhitzen ist in Fig. 7 und 8 dargestellt. Die Elektrode 50 wird in Berührung mit der freien Kante der Lippe 64 gebracht. Die andere Elektrode 106 hat einen größeren Berührungsbereich mit dem Axiallaufring 60 und berührt den Laufring in demjenigen Bereich, der nicht erhitzt werden soll. Daher dient die Elektrode 106 als Wärmeableitung. Nachdem der zu er­ hitzende Bereich der Lippe heiß ist, wird die Elektrode 50 zurückgezogen, und ein Formstempel 108 wird unter einem Winkel nach außen auf den erhitzten Bereich zu bewegt, um den Sperrhaken 66 (Fig. 8) auszubilden.

Die Achse des Formstempels 108 steht unter einem Winkel von etwa 45° in bezug auf die Achse des Lagers. Somit ist die Stirnfläche 110 des Form­ stempels 108 unter einem Winkel in bezug auf die innere ringförmige Lippe 64 des Axiallaufrings 60 angeordnet.

Claims (9)

1. Verfahren zum Herstellen eines Axiallagers, welches eine Käfig- Rollen-Anordnung (30, 34) aufweist, die in einen gehärteten Axiallager-Laufring (10, 80, 100) eingelegt ist, der eine sich axial erstreckende, die Käfig-Rollen-Anordnung radial außen umgreifende Lippe (18, 82, 104) hat, wobei der Käfig (30) einen Teil (36) aufweist, der sich radial bis in die Nachbarschaft der Lippe erstreckt und wobei sich die Lippe axial über diesen Käfigteil hinaus erstreckt und an ihrem freien Ende mit mindestens einem Teilbereich (20, 84) ihres Umfangs zum Umgreifen des Käfigs nach radial innen umgebogen ist, gekennzeichnet durch Erhitzen des Teilbereichs (20, 84) der Lippe (18, 82, 104) mittels Elektroden und Umbiegen des erhitzten Teilbereichs (20, 84), um die Käfig-Rollen-Anordnung (30, 34) in dem gehärteten Axiallager-Laufring (10, 80, 100) zu halten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lippe (18, 82, 104) an einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung mit verhältnismäßig weiten Abständen angeordneten Teilbereichen (20, 84) erhitzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter gehärteter Axiallager-Laufring (42, 60) über die Käfig-Rollen- Anordnung (30, 34) gesetzt wird, bevor die Lippe (18, 82, 104) erhitzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erhitzten Teile (20, 84) der Lippe (18, 82, 104) um einen spitzen Winkel in bezug auf den Rest der Lippe umgebogen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der Käfig-Rollen-Anordnung (30, 34) ein zweiter gegenüberliegender Axiallager-Laufring (42, 60) in den gehärteten ersten Axiallager-Laufring (10, 80, 100) eingesetzt wird, wobei sich der zweite Axiallager-Laufring (42, 60) radial bis in den Bereich der Lippe (18, 82, 104) erstreckt, die axial über diesen hinausragt, wobei die Lippe (18, 82, 104) an ihrem freien Ende an mindestens einem Teilbereich (20, 84) ihres Umfangs erhitzt und zum Umgreifen des zweiten Axiallager-Laufrings (42, 60) und zum Halten und Begrenzen der Bewegung der Käfig-Rollen-Anordnung (30, 34) und des zweiten Axiallager-Laufrings (42, 60) in dem ersten Axiallager- Laufring (10, 80, 100) nach radial innen umgebogen wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche gekennzeichnet durch Elektroden (50, 52, 106), die so angeordnet sind, daß sie Strom auf das freie Ende der Lippe (18, 82, 104, 46, 64) des Axiallager-Laufrings (10, 80, 100, 42, 60) aufbringen, um die Teilbereiche (20, 84, 66) der Lippe (18, 82, 104, 46, 64) zu erhitzen und dadurch zu erweichen, und durch einen Formstempel (53, 108) zum Umbiegen der erweichten Teile (20, 84, 66) der Lippe (18, 82, 104, 46, 64).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (50, 52, 106) so bemessen sind, daß sie Strom nur über einen kleinen Umfangsteil der Lippe (18, 82, 104, 46, 64) aufbringen, um diesen kleinen Teil zu erweichen, und daß der Formstempel (53, 108) so bemessen ist, daß nur der erweichte Teil (20, 84, 66) der Lippe (18, 82, 104, 46, 64) gebogen wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Form­ stempel (53) eine abgewinkelte Oberfläche (54) hat, um den erweichten Teil (20, 84) einer äußeren ringförmigen Lippe (18, 82, 104) eines Axiallager-Laufrings (10, 80, 100) umzubiegen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirn­ fläche (110) des Formstempels (108) unter einem Winkel in bezug auf eine innere ringförmige Lippe (46, 64) eines Axiallager-Laufrings (42, 60) angeordnet ist.