EP2462356A1 - Verfahren zur herstellung einer bordscheibe für ein pendelrollenlager und pendelrollenlager mit einer verfahrensgemäss hergestellten bordscheibe - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer bordscheibe für ein pendelrollenlager und pendelrollenlager mit einer verfahrensgemäss hergestellten bordscheibe

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Publication number
EP2462356A1
EP2462356A1 EP10750025A EP10750025A EP2462356A1 EP 2462356 A1 EP2462356 A1 EP 2462356A1 EP 10750025 A EP10750025 A EP 10750025A EP 10750025 A EP10750025 A EP 10750025A EP 2462356 A1 EP2462356 A1 EP 2462356A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ring
roller bearing
spherical roller
flange
hollow body
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10750025A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Torsten Keller
Jürgen Biedenbach
Manfred Gessner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP2462356A1 publication Critical patent/EP2462356A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16C19/24—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for radial load mainly
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    • F16C19/38—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers
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    • Y10T29/00—Metal working
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    • Y10T29/49643—Rotary bearing
    • Y10T29/49679—Anti-friction bearing or component thereof

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a flanged wheel for a spherical roller bearing.
  • the invention relates to a spherical roller bearing with an outer ring and an inner ring and a plurality between them in at least one roller cage recorded roles with a respective convex tread, wherein the rollers are arranged in at least two rows and the at least two rows of rollers separated by at least one annular flanged wheel are.
  • Spherical roller bearings allow, in contrast to normal ball bearings, a compensation of relative movement. conditions and an axial offset between two shafts.
  • the rolling elements are deflected out of their ideal path, which can lead to a wobbling motion.
  • the rolling elements by means of a so-called flange, which is arranged between the rows of rollers, frontally aligned with each other.
  • flanged wheels Since spherical roller bearings cover a wide range of very different applications in mechanical engineering, such flanged wheels must be manufactured in a wide range of dimensions and also in large quantities.
  • the flanged wheels are generally made of sections of relatively thick-walled tubes, which sections are then machined further.
  • this procedure is not feasible in the case of special dimensional ratios of the required flanged wheels, so that in some cases solid round material must be used as the starting material.
  • solid round material requires a considerable waste or waste, coupled with a high production and cost.
  • pulleys of solid material increase the weight of the spherical roller bearing formed therewith.
  • the invention has for its object to provide an improved method for producing a flange for a spherical roller bearing, which allows easy production while reducing the waste of the starting material, and also allows the production of weight-optimized flanged wheels and thus a mass reduction of the bearing equipped with it.
  • the object of the invention is to provide a spherical roller bearing with such an improved flange.
  • the starting material for the process according to the invention is therefore an initially straight pipe section, which in a first process step is bent or formed into a ring with two ring ends separated by a narrow gap.
  • the required length of the first pipe section to be cut down by the outlet pipe depends on the required dimensions of the flanged wheel to be produced therefrom by forming.
  • the original annular cross-sectional geometry of the pipe section initially remains approximately preserved.
  • the ring ends are connected to a self-contained ring with each other, which is formed in a third process step in a flanged wheel with a deviating from the circular shape Axialroughgeometrie.
  • This second forming process preferably takes place in one piece in a press using the forming or contouring tools required to achieve a desired cross-sectional geometry.
  • the joining of the ring ends is preferably carried out by welding.
  • the flanged wheel is given an approximately trapezoidal axial section geometry by the forming process, in which a radially inwardly formed lateral surface is axially shorter than a radially outwardly formed lateral surface.
  • the outer shape of the flange according to the invention created corresponds substantially to the appearance of the already known from the prior art flanged wheels, so that the flanged wheel produced according to the method can be used without further structural changes in the known spherical roller bearings.
  • a further advantageous embodiment of the method provides that in the straight pipe section or in the ring at least one vent hole is introduced. As a result, on the one hand, the welding gases produced during the thermal joining process can escape without pressure. On the other hand, the subsequent forming process is facilitated in the pressing tool, since any changes in volume due to the geometry change made the ring does not lead to pressure increases.
  • the straight pipe section has a wall thickness between 1.0 mm and 3 mm before the forming process.
  • the said dimensions of the pipe section ensure a sufficiently easy - preferably taking place in a pressing step - deformation of the ring formed from the pipe section in the flanged wheel with a desired cross-sectional geometry.
  • the stated wall thicknesses of the pipe section allow the largely kink-free bending of the straight pipe section in the required ring preform with standard for flanged inner and outer diameters.
  • an outer diameter of the straight pipe section is between 15 mm and 30 mm.
  • Flanges with the most frequently required circumferential lengths of the usually required, approximately trapezoidal cross-sectional geometry can thereby be formed from the straight tube section or the ring.
  • Another favorable embodiment of the method provides that the two ring ends are joined together by electrical resistance welding. As a result, a particularly simple manufacturing process of the butt weld required between the two ring ends given. But it is also possible to connect the two ring ends by means of a common sealing plug with each other, which is pressed into the frontal cavities of the ring ends.
  • the thermally joined ring is preferably formed in a press with a contour tool into a flange with the desired cross-sectional geometry.
  • the flanges can be produced by the method with short cycle times, with high dimensional accuracy and in large quantities using standard automatic presses.
  • the invention relates to a spherical roller bearing which has the features of the independent device claim.
  • the invention also relates to a spherical roller bearing, with an outer ring and an inner ring and a plurality between them in at least one roller cage recorded roles with a respective convex tread, wherein the rollers are arranged in at least two rows and the at least two rows of rollers by at least one annular Flange are separated from each other.
  • the flanged wheel is a hollow body. Due to the fact that the flanged disc is a hollow body, the spherical roller bearing thus equipped has a reduced mass in comparison with known solutions.
  • the flange can be produced energy-efficiently while minimizing the waste of the starting material used in a cost-effective manner and in large quantities.
  • an advantageous embodiment of the spherical roller bearing provides that the hollow body has an approximately trapezoidal Axialroughgeometrie has, in which a radially inwardly formed lateral surface is axially shorter than a radially outwardly formed lateral surface.
  • the flanged wheel according to the invention corresponds to the usual cross-sectional geometry of the known flanged wheels, so that, as a rule, no modifications are to be made to the previous design of spherical roller bearings.
  • the hollow body has a wall thickness of less than 3.0 mm and at least one vent hole.
  • FIG. 1 shows an axial section through a spherical roller bearing with a flanged wheel according to the prior art
  • FIG. 2 shows a perspective cut-away view of a flange according to the invention designed as a hollow body with a view of the axial section geometry thereof
  • FIG. 3 is a perspective view of a bent to a ring with free ends, initially straight pipe section as a ring
  • Fig. 4 is a perspective view of welded to the flange and shaped ring preform. Detailed description of the drawings
  • Fig. 1 therefore shows a longitudinal section through an upper part of a double-row spherical roller bearing 1 with a flange 12 in a known embodiment.
  • the spherical roller bearing 1 comprises inter alia an outer ring 2 and an inner ring 3, between which rollers 4, 5 are arranged with a respective convex running surface 6, 7 in two mutually parallel rows 8, 9.
  • the inner ring 3 of the spherical roller bearing 1 is mounted on an indicated bearing shaft 10.
  • the rollers 4, 5 are guided in at least one roller cage 11 having a plurality of not shown in the drawing pockets for receiving the rollers.
  • a flange 12 is positioned with an approximately trapezoidal Axialmechanicalgeometrie, connect to the both sides flat roller end surfaces 13, 14 of the two rollers 4, 5 to prevent unwanted wobbling movements thereof.
  • Such tumbling movements arise, for example, when a longitudinal axis 15 of the bearing shaft 10 including the inner ring 3 in relation to the outer ring 2 or vice versa, the outer ring 2 with respect to the inner ring 3 and the bearing shaft 10 are pivoted.
  • the flange 12 is made in a known manner from a solid material, for example from a steel or stainless steel alloy and therefore has a relatively high weight.
  • FIG. 2 shows a section of a flanged wheel produced by means of the method according to the invention.
  • a flange 15 is formed as an annular, self-contained hollow body 17 with an approximately trapezoidal Axialroughgeometrie.
  • the flanged wheel 16 has, among other things, two flat flanks 18 and 19, which run radially opposite one another with a slight inclination and which, as contact surfaces for end faces 13, 14 of the rollers 4, 5 (not shown in FIG. 2), in a spherical roller bearing 1.
  • NEN Radially on the outside, two parallel annular surfaces 20, 21 adjoin the two flanks 18, 19, which are connected to one another via a radially outer circumferential surface 22.
  • Unspecified lower ends of the axial flanks 18, 19 are connected in each case via an inclined surface with a radially inner circumferential surface 23.
  • This radially inner circumferential surface 23 serves to support the flange 15 on the inner bearing ring 3 of the spherical roller bearing. 1
  • the flanks 18 and 19, the two annular surfaces 20 and 21 and the lateral surfaces 22 and 23 form a self-contained, approximately trapezoidal Axialroughgeometrie the flanged wheel 16, which by a simple forming process from a bent into a ring tube section with an annular Cross-sectional geometry is generated (see Figs. 3 and 4).
  • transitions between the flanks 18, 19 and the inner circumferential surface 23 and transitions between the annular surfaces 20, 21 and the outer lateral surface 22 are not edged, but preferably rounded, and in this case with a radius of less than or equal to 1, 0 mm executed.
  • the wall thickness 24 of the flanged wheel 16 may vary in regions and is preferably less than 3.0 mm.
  • An approximate (average) circumferential length 25 of the axial section geometry of the flanged wheel 16 is made up of the sum of the lengths of the two lateral flanks 18 and 19, the annular surfaces 20 and 21 and the inner and outer lateral surfaces 22, 23, depending on the forming process the unspecified lengths of the transitions together.
  • the shaped flange 15 has an outer diameter 26 and an inner diameter 27, which are adapted to the respective dimensions of the spherical roller bearing, in which the flange is to be integrated (see Figures 1 and 4).
  • Starting point of the method is an unillustrated straight pipe section, which in a first method step, as exemplified in Fig. 3, in an approximately circular, that is substantially toroidal ring 28 is formed with an annular cross-sectional geometry.
  • the pipe section is an arbitrarily long section of a standard size pipe.
  • a narrow gap 31 is formed after the cutting and round bending by an unavoidable springback effect.
  • the two ring ends 29, 30 are combined in a second method step, preferably by electrical resistance welding, to create a butt weld, not shown.
  • the two ring ends 29, 30 can also be joined together by other suitable thermal joining methods, for example by laser welding or the like.
  • the region of the ring ends 29, 30 of a mechanical aftertreatment for example by the separation of a short piece in the region of both ring ends 29, 30 and / or by the twisting of the ring ends 29, 30, to undergo.
  • at least two continuous cylindrical vent holes 32, 33 are introduced into the ring 28 by drilling or punching, preferably in the region of the ring ends 29, 30.
  • these overflow bores 32, 33 prevent the occurrence of overpressure in the ring 28 as a result of the welding gases produced by the thermal joining process.
  • vent holes 32, 33 during the subsequent forming process in the flanged wheel 16, in which there is also generally a change in volume of an interior of the ring 28 that a Koch- pressure within the ring 28 is formed.
  • An outer diameter 34 of the pipe section is before the forming process in a range between 15 mm and 30 mm, but may have different dimensions depending on the design requirements of the associated spherical roller bearing thereof.
  • the final forming of the welded ring preform 28 into the flanged disk 16 according to FIGS. 2 and 4 takes place in a third method step in a press, not shown in the drawing, by using corresponding contour tools or molding tools, preferably in a single step.
  • an axial section geometry 35 of the produced flanged wheel 16 has an approximately trapezoidal shape, with respect to which details reference is made to the explanations already made in the description of FIG. 2.
  • the vent holes 32, 33 can be hermetically sealed or sealed again after the completion of the manufacturing process, if necessary.
  • the outer and inner diameters 26, 27 of the shaped flange 16 each correspond to the design-related dimensional specifications of the spherical roller bearing into which the flange 15 is to be inserted. Both the outer diameter 26 and the inner diameter 27 of the flanged wheel 16 are dependent on a length 36 of the ring 28 or of the initially linear tube section, its outer diameter 34 and the type and degree of the forming process used in the individual case. The dimensions mentioned must therefore be predetermined with respect to the forming process by suitable numerical simulation processes, so that the cross-sectional geometry 35 of personallyformenden flange 15 and the outer and inner diameter 26, 27 correspond exactly to the constructive boundary conditions of the spherical roller bearing. LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • Cross-sectional geometry (approx. Trapezoidal) length (straight pipe section or ring)

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Bordscheibe (16) für ein Pendelrollenlager (1). Erfindungsgemäß wird zunächst ein gerader Rohrabschnitt zu einem Ring (28) mit zwei durch einen Spalt (31) getrennten Ringenden (29, 30) gebogen, dessen beide Ringenden (29, 30) im Anschluss daran zusammengefügt werden. Der so in sich geschlossene, beispielsweise verschweißte Ring-Vorformling (28) wird abschließend in einer Pressvorrichtung mit einem geeigneten Konturwerkzeug einzugig in eine Bordscheibe (16) mit der gewünschten, in der Regel von einer Kreisform abweichenden Axialschnittgeometrie (35) umgeformt. Durch dieses Herstellverfahren ist ein praktisch verschnittfreier und energieeffizienter Herstellungsprozess der als Hohlkörper (17) ausgebildeten Bordscheibe (16) mit kurzen Taktzeiten gegeben. Daneben weist die Bordscheibe (16) im Vergleich zu konventionellen, aus Vollmaterial hergestellten Bordscheiben, eine deutlich verringerte Masse auf. Darüber hinaus hat die Erfindung ein Pendelrollenlager (1) mit einer erfindungsgemäß hergestellten und als Hohlkörper (17) ausgestalteten Bordscheibe (16) zum Gegenstand.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Verfahren zur Herstellung einer Bordscheibe für ein Pendelrollenlager und Pendelrollenlager mit einer verfahrensgemäß hergestellten Bordscheibe
Beschreibung
Gebiet der Erfindung Die Erfindung hat ein Verfahren zur Herstellung einer Bordscheibe für ein Pendelrollenlager zum Gegenstand. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Pendelrollenlager mit einem Außenring und einem Innenring sowie einer Vielzahl dazwischen in mindestens einem Rollenkäfig aufgenommenen Rollen mit einer jeweils konvexen Lauffläche, wobei die Rollen in mindestens zwei Reihen angeordnet sind und die mindestens zwei Rollenreihen durch mindestens eine ringförmige Bordscheibe voneinander getrennt sind.
Hintergrund der Erfindung
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen von Pendelrollenlagern bekannt. Pendelrollenlager ermöglichen im Gegensatz zu normalen Kugellagern einen Ausgleich von Relativbewe- gungen sowie einen Achsversatz zwischen zwei Wellen. Beim Ausgleichsvorgang werden die Wälzkörper jedoch aus ihrer idealen Bahn ausgelenkt, was zu einer Taumelbewegung führen kann. Um diesen unerwünschten Bewegungsablauf im Fall von mehrreihigen Pendelrollenlagern zu verhindern, werden die Wälzkörper mittels einer so genannten Bordscheibe, die zwischen den Rollenreihen angeordnet ist, stirnseitig zueinander ausgerichtet.
Da mit Pendelrollenlagern ein breites Spektrum von unterschiedlichsten Anwendungen im Maschinenbau abgedeckt wird, müssen solche Bordscheiben in einer großen Variationsbreite hinsichtlich ihrer Abmessungen und zudem in großen Stückzahlen hergestellt werden. Heutzutage werden die Bordscheiben im Allgemeinen aus Abschnitten von vergleichsweise dickwandigen Rohren hergestellt, wobei diese Abschnitte anschließend spanend weiter bearbeitet werden. Diese Vorgehensweise ist jedoch im Fall besonderer Abmessungsverhältnisse der benötigten Bordscheiben nicht gangbar, so dass in Einzelfällen auf massives Rundmaterial als Ausgangsmaterial zurückgegriffen werden muss. Der Einsatz des massiven Rundmaterials bedingt jedoch einen erheblichen Verschnitt bzw. Abfall, gepaart mit einem hohen Fertigungs- und Kostenaufwand. Darüber hinaus erhöhen Bordschei- ben aus Vollmaterial das Gewicht des hiermit gebildeten Pendelrollenlagers.
Aus der DE 29 04 368 ist ein zweireihiges Pendelrollenlager bekannt. Bei diesem Pendelrollenlager werden die beiden Wälzkörperreihen mittels eines losen Führungsringes voneinander separiert. Der Führungsring ist jedoch aus einem Vollmaterial hergestellt, so dass die vorstehend angeführten Nachteile des Standes der Technik auch bei dieser Ausführungsform zu treffen. Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt der Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Bordscheibe für ein Pendelrollenlager anzugeben, das eine einfache Fertigung unter gleichzeitiger Verringerung des Verschnittes vom Ausgangsmaterial erlaubt, und das außerdem die Herstellung gewichtsoptimierter Bordscheiben und damit eine Massereduktion der damit ausgerüsteten Lager ermöglicht. Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Pendelrollenlager mit einer solchermaßen verbesserten Bord- scheibe vorzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren beziehungsweise ein Pendelrollenlager mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den zugeordneten Unteransprüchen definiert. Dadurch, dass ein anfänglich gerader Rohrabschnitt zu einem Ring mit zwei durch einen Spalt getrennten Ringenden gebogen wird, beide Ringenden dann thermisch zusammengefügt werden und der geschlossene Ring anschließend in eine Bordscheibe mit einer von der Kreisform abweichenden Axialschnittgeometrie umgeformt wird, ergibt sich bei dem Verfahren ein vernachlässigbar geringer Verschnitt vom eingesetzten Ausgangsmaterial. Abgesehen hiervon entfällt der bislang notwendige kostenintensive Zer- spanungsprozess. Ferner verfügt die verfahrensgemäß als Hohlkörper hergestellte Bordscheibe im Vergleich zu massiven Bordscheiben bei gleichen Abmessungen über ein signifikant verringertes Gewicht, wodurch sich völlig neue Anwendungsfelder erschließen. Darüber hinaus kann mit einem begrenzten Vorrat an Rohren mit Standardmaßen ein breites Spektrum von Bordscheiben für unterschiedlichste Pendelrollenlageranwendungen hergestellt werden. Das Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren ist demnach ein anfänglich gerader Rohrabschnitt, der in einem ersten Verfahrensschritt zu einem Ring mit zwei durch einen schmalen Spalt getrennten Ringenden gebogen bzw. umgeformt wird. Die erforderliche Länge des vom Ausgangsrohr zunächst abzulängenden Rohrabschnittes richtet sich nach den geforderten Abmessungen der hieraus durch Umformen herzustellenden Bordscheibe. Im Zuge dieses ersten Umformprozesses bleibt die ursprüngliche kreisringförmige Querschnittsgeometrie des Rohrabschnittes zunächst noch annähernd erhalten. Zur Vorbereitung eines sich anschließenden Schweißpro- zesses kann es erforderlich sein, insbesondere die beiden Ringenden einer mechanischen Nachbehandlung, wie zum Beispiel Ablängen und/oder Abdrehen, zu unterziehen.
In einem zweiten Verfahrensschritt werden die Ringenden zu einem in sich geschlossenen Ring miteinander verbunden, der in einem dritten Verfahrensschritt in eine Bordscheibe mit einer von der Kreisform abweichenden Axialschnittgeometrie umgeformt wird. Dieser zweite Umformprozess erfolgt vorzugsweise einzugig in einer Presse unter Verwendung der zur Erzielung einer gewünschten Querschnittsgeometrie erforderlichen Form- bzw. Kon- turwerkzeuge. Das Zusammenfügen der Ringenden erfolgt vorzugsweise durch verschweißen.
Nach Maßgabe einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Bordscheibe durch den Umformprozess eine näherungs- weise trapezförmige Axialschnittgeometrie gegeben wird, bei der eine radial innen ausgebildete Mantelfläche axial kürzer ist als eine radial außen ausgebildete Mantelfläche. Hierdurch entspricht die äußere Gestalt der erfindungsgemäß geschaffenen Bordscheibe im Wesentlichen der Erscheinungsform der aus dem Stand der Technik bereits bekannten Bordscheiben, so dass die verfahrensgemäß hergestellte Bordscheibe ohne weitere konstruktive Änderungen in den bekannten Pendelrollenlagern zum Einsatz kommen kann. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass in den geraden Rohrabschnitt oder in den Ring mindestens eine Entlüftungsbohrung eingebracht wird. Hierdurch können zum einen die während des thermischen Fügeprozesses entstehenden Schweißgase drucklos entweichen. Zum anderen wird der anschließende Umformprozess im Presswerkzeug erleichtert, da etwaige Volumenänderungen infolge der vorgenommenen Geometrieänderung des Ringes nicht zu Druckerhöhungen führen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Fortbildung des Verfahrens ist vorgese- hen, dass der gerade Rohrabschnitt vor dem Umformvorgang eine Wanddicke zwischen 1 ,0 mm und 3 mm aufweist. Die genannten Abmessungen des Rohrabschnittes gewährleisten eine hinreichend leichte - bevorzugt in einem Pressschritt erfolgende - Umformung des aus dem Rohrabschnitt gebildeten Ringes in die Bordscheibe mit einer gewünschten Querschnittsgeometrie. Darüber hinaus erlauben die angeführten Wanddicken des Rohrabschnittes das weitgehend knickfreie Biegen des geraden Rohrabschnittes in den benötigten Ring-Vorformling mit für Bordscheiben üblichen Innen- und Außendurchmessern. Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass ein Außendurchmesser des geraden Rohrabschnittes zwischen 15 mm und 30 mm liegt.
Hierdurch können Bordscheiben mit den am häufigsten benötigten Umfangs- längen der in der Regel benötigten, angenähert trapezförmigen Querschnittsgeometrie aus dem geraden Rohrabschnitt bzw. dem Ring geformt werden.
Eine weitere günstige Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die bei- den Ringenden durch elektrisches Widerstandsschweißen zusammengefügt werden. Hierdurch ist eine verfahrenstechnisch besonders einfache Herstellung der zwischen den beiden Ringenden erforderlichen Stumpfschweißnaht gegeben. Es ist aber auch möglich, die beiden Ringenden mittels eines gemeinsamen Verschlussstopfens miteinander zu verbinden, der in die stirnseitigen Hohlräume der Ringenden eingepresst wird. Gemäß einer weiteren Fortbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der thermisch gefügte Ring in einer Presse vorzugsweise einzugig mit einem Konturwerkzeug in eine Bordscheibe mit der gewünschten Querschnittsgeometrie umgeformt wird. Infolge des einzugigen Umformprozesses mittels eines geeigneten Konturwerkzeuges bzw. Presswerkzeuges können durch das Verfahren die Bordscheiben mit kurzen Taktzeiten, mit hoher Maßhaltigkeit und in hoher Stückzahl unter Verwendung von Standardpressautomaten gefertigt werden.
Weiter betrifft die Erfindung wie bereits erwähnt ein Pendelrollenlager, wel- ches die Merkmale des unabhängigen Vorrichtungsanspruches aufweist.
Demnach betrifft die Erfindung auch ein Pendelrollenlager, mit einem Außenring und einem Innenring sowie einer Vielzahl dazwischen in mindestens einem Rollenkäfig aufgenommenen Rollen mit einer jeweils konvexen Lauf- fläche, wobei die Rollen in mindestens zwei Reihen angeordnet sind und die mindestens zwei Rollenreihen durch mindestens eine ringförmige Bordscheibe voneinander getrennt sind. Abweichend vom Stand der Technik ist vorgesehen, dass die Bordscheibe ein Hohlkörper ist. Dadurch, dass die Bordscheibe ein Hohlkörper ist, verfügt das damit ausgestattete Pendelrollenlager im Vergleich zu bekannten Lösungen über eine verringerte Masse. Darüber hinaus kann die Bordscheibe energieeffizient unter Minimierung des Verschnittes des eingesetzten Ausgangsmaterials kostengünstig und in großen Stückzahlen hergestellt werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Pendelrollenlagers sieht vor, dass der Hohlkörper eine näherungsweise trapezförmige Axialschnittgeometrie auf- weist, bei dem eine radial innen ausgebildete Mantelfläche axial kürzer ist als eine radial außen ausgebildete Mantelfläche. Hierdurch entspricht die Bordscheibe gemäß der Erfindung der üblichen Querschnittsgeometrie der bekannten Bordscheiben, so dass an der bisherigen Konstruktion von Pendel- rollenlagem in der Regel keine Modifikationen vorzunehmen sind.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sehen vor, dass der Hohlkörper eine Wanddicke von weniger als 3,0 mm sowie mindestens eine Entlüftungsbohrung aufweist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung weiter erläutert. Darin zeigt
Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Pendelrollenlager mit einer Bordscheibe gemäß dem Stand der Technik, Fig. 2 eine perspektivische Ausschnittdarstellung einer erfindungsgemäß als Hohlkörper ausgebildeten Bordscheibe mit Blick auf deren Axialschnittgeometrie,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines zu einem Ring mit freien Enden gebogenen, anfänglich geraden Rohrabschnittes als Ring-
Vorformling, und
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des zur Bordscheibe verschweißten und umgeformten Ring-Vorformlings. Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In der Zeichnung weisen dieselben konstruktiven Elemente jeweils die gleiche Bezugsziffer auf.
Fig. 1 zeigt demnach einen Längsschnitt durch einen oberen Teil eines zweireihigen Pendelrollenlagers 1 mit einer Bordscheibe 12 in bekannter Ausführungsform. Das Pendelrollenlager 1 umfasst unter anderem einen Außenring 2 und einen Innenring 3, zwischen denen Rollen 4, 5 mit einer jeweils konve- xen Lauffläche 6, 7 in zwei parallel zueinander verlaufenden Reihen 8, 9 angeordnet sind. Der Innenring 3 des Pendelrollenlagers 1 ist auf einer angedeuteten Lagerwelle 10 montiert. Die Rollen 4, 5 sind in mindestens einem Rollenkäfig 11 geführt, der eine Vielzahl von in der Zeichnung nicht näher dargestellten Taschen zur Aufnahme der Rollen aufweist. Zwischen den bei- den Reihen 8, 9 mit den Rollen 4, 5 ist eine Bordscheibe 12 mit einer näherungsweise trapezförmigen Axialschnittgeometrie positioniert, an die beidseitig ebene Rollenstirnflächen 13, 14 der beiden Rollen 4 ,5 anschließen, um unerwünschte Taumelbewegungen derselben zu verhindern. Solche Taumelbewegungen entstehen beispielsweise, wenn eine Längsachse 15 der Lagerwelle 10 einschließlich des Innenrings 3 in Relation zum Außenring 2 oder umgekehrt der Außenring 2 in Bezug zum Innenring 3 und der Lagerwelle 10 verschwenkt werden. Die Bordscheibe 12 ist in bekannter Weise aus einem Vollmaterial, zum Beispiel aus einer Stahl- oder Edelstahllegierung hergestellt und weist demzufolge ein relativ hohes Gewicht auf.
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt einer mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Bordscheibe. Eine Bordscheibe 16 ist als ein ringförmiger, in sich geschlossener Hohlkörper 17 mit einer näherungsweise trapezförmigen Axialschnittgeometrie ausgebildet. Die Bordscheibe 16 verfügt unter anderem über zwei entgegengesetzt mit geringer Neigung radial verlaufende ebene Flanken 18 bzw. 19, die als Anlageflächen für in Fig. 2 nicht dargestellte Stirnflächen 13, 14 der Rollen 4, 5 in einem Pendelrollenlager 1 die- nen. Radial außen schließen sich an die beiden Flanken 18, 19 zwei parallele Ringflächen 20, 21 an, die über eine radial äußere Mantelfläche 22 miteinander verbunden sind. Nicht bezeichnete untere Enden der axialen Flanken 18, 19 sind über jeweils eine schräge Fläche mit einer radial inneren Mantelfläche 23 verbunden. Diese radial innere Mantelfläche 23 dient zur Auflage der Bordscheibe 16 an dem inneren Lagerring 3 des Pendelrollenlagers 1.
Die Flanken 18 und 19, die beiden Ringflächen 20 und 21 sowie die Mantel- flächen 22 und 23 bilden eine in sich geschlossene, angenähert trapezförmige Axialschnittgeometrie der Bordscheibe 16, die durch einen einfachen Um- formprozess aus einem zu einem Ring gebogenen Rohrabschnitt mit einer kreisringförmigen Querschnittsgeometrie erzeugt wird (siehe Fig. 3 und 4). Insbesondere nicht bezeichnete Übergänge zwischen den Flanken 18, 19 und der inneren Mantelfläche 23 sowie Übergänge zwischen den Ringflächen 20, 21 und der äußeren Mantelfläche 22 sind nicht kantig, sondern vorzugsweise gerundet ausgebildet, und dabei mit einem Radius von kleiner oder gleich 1 ,0 mm ausgeführt. Die Wanddicke 24 der Bordscheibe 16 kann bereichsweise variieren und beträgt bevorzugt weniger als 3,0 mm. Eine angenäherte (mittlere) Umfangs- länge 25 der Axialschnittgeometrie der Bordscheibe 16 setzt sich - in Abhängigkeit vom Umformprozess - aus der Summe der Längen der beiden seitlichen Flanken 18 und 19, der Ringflächen 20 und 21 sowie der inneren und äußeren Mantelflächen 22, 23 einschließlich der nicht näher bezeichneten Längen der Übergänge zusammen. Die ausgeformte Bordscheibe 16 verfügt über einen Außendurchmesser 26 und einen Innendurchmesser 27, die an die jeweiligen Abmessungen des Pendelrollenlagers angepasst sind, in das die Bordscheibe integriert werden soll (siehe Figuren 1 und 4). Anhand der Figuren 3 und 4, auf die im weiteren Fortgang der Beschreibung Bezug genommen wird, soll das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Bordscheibe gemäß der Fig. 2 näher erläutert werden. Ausgangspunkt des Verfahrens ist ein nicht dargestellter gerader Rohrabschnitt, der in einem ersten Verfahrensschritt, wie in Fig. 3 exemplarisch angedeutet, in einen näherungsweise kreisrunden, das heißt im Wesentlichen torusförmigen Ring 28 mit einer kreisringförmigen Querschnittsgeometrie umgeformt wird. Bei dem Rohrabschnitt handelt es sich um einen beliebig langen Abschnitt von einem Rohr mit Standardabmessungen. Zwischen beiden Ringenden 29, 30 entsteht nach dem Ablängen und Rundbiegen durch einen unvermeidbaren Rückfederungseffekt ein schmaler Spalt 31. Im Bereich des Spaltes 31 werden die beiden Ringenden 29, 30 in einem zweiten Verfahrensschritt bevorzugt durch elektrisches Widerstandsschweißen unter Schaffung einer nicht dargestellten Stumpfschweißnaht zusammengefügt. Alternativ dazu können die beiden Ringenden 29, 30 auch durch andere geeignete thermische Fügeverfahren, beispielsweise durch Laserschweißen oder ähnliches, zusammengefügt werden. Vor dem thermischen Fügen ist es in der Regel erforderlich, den Bereich der Ringenden 29, 30 einer mechanischen Nachbehandlung, zum Beispiel durch das Abtrennen eines kurzen Stückes im Bereich beider Ringenden 29, 30 und/oder durch das Abdrehen der Ringenden 29, 30, zu unterziehen. Vor dem eigentlichen Schweißvorgang werden, vorzugsweise im Bereich der Ringenden 29, 30 mindestens zwei durchgehende zylindrische Entlüftungsbohrungen 32, 33 in den Ring 28 durch Bohren oder Stanzen eingebracht. Durch diese Entlüftungsbohrungen 32, 33 wird zum einen das Entstehen eines Überdruckes im Ring 28 infolge der durch den thermischen Fügepro- zess entstehenden Schweißgase verhindert. Zum anderen verhindern die Entlüftungsbohrungen 32, 33 während des sich anschließenden Umformprozesses in die Bordscheibe 16, bei dem es im Allgemeinen auch zu einer Volumenänderung eines Innenraums des Ringes 28 kommt, dass ein Über- druck innerhalb des Ringes 28 entsteht. Ein Außendurchmesser 34 des Rohrabschnittes liegt vor dem Umformprozess in einem Bereich zwischen 15 mm und 30 mm, kann jedoch in Abhängigkeit von den konstruktiven Anforderungen des zugehörigen Pendelrollenlagers hiervon abweichende Maße aufweisen.
Das endgültige Umformen des verschweißten Ring-Vorformlings 28 in die Bordscheibe 16 gemäß den Figuren 2 und 4 erfolgt in einem dritten Verfahrensschritt in einer in der Zeichnung nicht dargestellten Presse unter Ver- wendung entsprechender Konturwerkzeuge bzw. Formwerkzeuge vorzugsweise in einem einzigen Schritt. Wie aus der Fig. 4 ersichtlich ist, weist eine Axialschnittgeometrie 35 der hergestellten Bordscheibe 16 eine angenähert trapezförmige Gestalt auf, hinsichtlich deren Einzelheiten auf die im Rahmen der Beschreibung der Fig. 2 bereits gemachten Erläuterungen verwiesen wird. Die Entlüftungsbohrungen 32, 33 können erforderlichenfalls nach der Beendigung des Herstellungsprozesses wieder hermetisch dicht verschlossen bzw. versiegelt werden.
Der Außen- und der Innendurchmesser 26, 27 der ausgeformten Bordschei- be 16 entspricht jeweils den konstruktiv bedingten Maßvorgaben des Pendelrollenlagers, in das die Bordscheibe 16 eingesetzt werden soll. Sowohl der Außendurchmesser 26 als auch der Innendurchmesser 27 der Bordscheibe 16 sind hierbei von einer Länge 36 des Ringes 28 bzw. des anfänglich geradlinigen Rohrabschnittes, von dessen Außendurchmesser 34 und von der Art und dem Grad des im Einzelfall zur Anwendung kommenden Umformprozesses abhängig. Die genannten Maße müssen daher mit Rücksicht auf den Umformprozess durch geeignete numerische Simulationsprozesse vorbestimmt werden, damit die Querschnittsgeometrie 35 der auszuformenden Bordscheibe 16 sowie deren Außen- und Innendurchmesser 26, 27 exakt den konstruktiv vorgegebenen Randbedingungen des Pendelrollenlagers entsprechen. Bezugszeichenliste
1 Pendelrollenlager
2 Außenring
3 Innenring
4 Rolle
5 Rolle
6 Lauffläche der Rolle
7 Lauffläche der Rolle
8 Reihe mit Rollen
9 Reihe mit Rollen
10 Lagerwelle
11 Rollenkäfig
12 Bordscheibe
13 Rollenstirnfläche
14 Rollenstirnfläche
15 Längsachse, Lagerwelle
16 Bordscheibe
17 Hohlkörper
18 Flanke
19 Flanke
20 Ringfläche
21 Ringfläche
22 Äußere Mantelfläche
23 Innere Mantelfläche
24 Wanddicke
25 Umfangslänge
26 Außendurchmesser der Bordscheibe
27 Innendurchmesser der Bordscheibe
28 Ring-Vorformling
29 Ringende
30 Ringende Spalt
Entlüftungsbohrung
Entlüftungsbohrung
Außendurchmesser des Rings 28
Querschnittsgeometrie (angenähert trapezförmig) Länge (gerader Rohrabschnitt bzw. Ring)

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Bordscheibe (16) für ein Pendelrollenlager (1), dadurch gekennzeichnet, dass ein anfänglich gerader Rohrabschnitt zu einem Ring (28) mit zwei durch einen Spalt (31) ge- trennten Ringenden (29, 30) gebogen wird, dass dann die beide Ringenden (29,30) thermisch zusammengefügt werden, und dass anschließend der geschlossene Ring (28) in eine Bordscheibe (16) mit einer von der Kreisform abweichenden Axialschnittgeometrie (35) umgeformt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Bordscheibe (16) durch den Umformprozess eine näherungsweise trapezförmige Axialschnittgeometrie (35) gegeben wird, bei der eine radial innen ausgebildete Mantelfläche (23) axial kürzer ist als eine radial außen ausgebildete Mantelfläche (22).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den geraden Rohrabschnitt oder in den Ring (28) mindestens eine Entlüftungsbohrung (32, 33) eingebracht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der gerade Rohrabschnitt vor dem Umformvorgang eine Wanddicke zwischen 1 mm und 3,0 mm aufweist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des geraden Rohrabschnittes zwischen 15 mm und 30 mm beträgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn- zeichnet, dass die beiden Ringenden (28, 29) durch elektrisches Widerstandsschweißen zusammengefügt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der thermisch gefügte Ring (28) in einer Presse vor- zugsweise einzugig mit einem Konturwerkzeug in die Bordscheibe
(16) mit der gewünschten Querschnittsgeometrie (35) umgeformt wird.
8. Pendelrollenlager (1) mit einem Außenring (2) und einem Innenring (3) sowie einer Vielzahl dazwischen in mindestens einem Rollenkäfig (11) aufgenommenen Rollen (4, 5) mit einer jeweils konvexen Lauffläche (6, 7), wobei die Rollen (4, 5) in mindestens zwei Reihen (8, 9) angeordnet sind und die mindestens zwei Rollenreihen (8, 9) durch mindestens eine ringförmige Bordscheibe (16) voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordscheibe (16) ein Hohl- körper (17) ist.
9. Pendelrollenlager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (17) eine näherungsweise trapezförmige Axialschnittgeometrie (35) aufweist, bei dem eine radial innen ausgebildete Man- telfläche (23) axial kürzer ist als eine radial außen ausgebildete Mantelfläche (22).
10. Pendelrollenlager nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (17) eine Wanddicke von weniger als 3,0 mm aufweist.
11. Pendelrollenlager nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (17) mindestens eine Entlüftungsbohrung (32, 33) aufweist.
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