WO2008040292A1 - Kugelrollenlager, insbesondere für niedrige belastungen und geringe drehzahlen, sowie verfahren zur herstellung der wälzkörper eines kugelrollenlagers - Google Patents

Kugelrollenlager, insbesondere für niedrige belastungen und geringe drehzahlen, sowie verfahren zur herstellung der wälzkörper eines kugelrollenlagers Download PDF

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ball
roller bearing
ball roller
bearing
cage
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Michael Bogner
Rainer Eidloth
Reinhard Kick-Rodenbücher
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Schaeffler Kg
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    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/46—Cages for rollers or needles
    • F16C33/52—Cages for rollers or needles with no part entering between, or touching, the bearing surfaces of the rollers
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    • F16C19/26—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 with a single row of rollers
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    • F16C33/76—Sealings of ball or roller bearings
    • F16C33/78—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members
    • F16C33/7893—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members mounted to a cage or integral therewith

Definitions

  • Ball roller bearings especially for low loads and low speeds, as well as methods for producing the rolling elements of a ball roller bearing
  • the invention relates to a ball roller bearing according to the preamble forming features of claim 1 and a method for producing the Wälzkör- by such a ball roller bearing, and it is particularly advantageous to ball roller bearings for low loads and low speeds feasible.
  • a ball roller bearing represents in single-row execution, so to speak, a special form of deep groove ball bearing, which is distinguished from this with an axially narrower design by the same or higher load ratings and in its original form has already been known by the German Reich Patent No. 311,317.
  • such ball-roller bearings gained no or only insignificant practical significance and were thus forgotten.
  • the conceptual idea of the ball roller bearing was first taken up again by DE 43 34 195 A1 and with regard to bearing designs with a series obliquely or alternately crosswise arranged ball rollers or with two parallel or obliquely arranged rows of ball rollers and with respect to various new cage versions developed further.
  • a ball roller bearing consists essentially of an outer bearing ring and an inner bearing ring and a plurality between these bearing rings arranged by a bearing cage in the circumferential direction at regular intervals held each other held ball rollers, each having two symmetrically flattened from a spherical base shape, arranged parallel to each other side surfaces and with their running surfaces roll on groove-shaped raceways machined into the inside of the outer bearing ring and into the outer side of the inner bearing ring.
  • the ball rolls are manufactured by inserting a wire material of a predetermined length into a first and second mold extrusion apparatus and then forming the wire material into a ball roller blank having an outer diameter portion provided as a rolling contact surface. Thereafter, the removal of the production due to occurring burr on the outer diameter region of the ball rolling blanks takes place. To finish the ball rolling blanks, these are then mixed in a certain ratio with equal-sized steel balls and ground together with these between the opposite working wheels of a ball mill to exactly round the surfaces of the steel balls and the ball rollers.
  • the invention is therefore the object of a ball roller bearing, especially for low loads and low speeds to design, in which the cost of producing the rolling elements of the ball roller bearing to the allowable tolerance limits such camp is adapted or less expensive, so that the manufacturing costs for the ball roller bearings are reduced overall.
  • this object is achieved in a ball roller bearing according to the preamble of claim 1 such that the ball rollers are made with their final body contours exclusively by a chipless forming process and finally heat treated without any mechanical post.
  • the invention is thus based on the finding that achievable with modern cold forming process accuracies and surface qualities in the WälzSheniaher too are sufficient to use especially trained as ball rolling elements without reworking at least in ball roller bearings for low loads and low speeds. Preferred embodiments and further developments of the ball roller bearing designed according to the invention are described in the subclaims.
  • the ball rollers are preferably designed as solid rolling bodies produced by extrusion from a cut round all-round material.
  • the ball rollers are preferably designed as solid rolling bodies produced by extrusion from a cut round all-round material.
  • conventional Lagerku- gelher too in these ball rollers produced in this cold forming process resulting circumferential burr on the equator of the running surfaces of the ball rollers, but remains unprocessed on the running surface of the ball rollers and runs in the assembled state of the ball rollers in two in each case in the middle
  • the raceways of the bearing rings incorporated with grooves in order to load. Such grooves can be produced virtually cost neutrally when machining the raceways in the bearing rings and thus do not cause any additional manufacturing costs.
  • the ball rollers are formed together with the extrusion process introduced centric recesses or openings in their side surfaces for receiving guide elements of the bearing cage and / or as an additional lubricant depot of the ball roller bearing are provided.
  • the bearing cage of the ball roller bearing is preferably designed as a two-part pin cage according to claim 4 having on each of its annular cage halves several projecting into the central recesses of the ball rollers axial retaining pin and after filling the ball roller bearing together with the ball rollers via a plug connection between the ball rollers.
  • a heat-resistant plastic has proven to be the most cost-effective material for the bearing cage.
  • a second embodiment of the inventively embodied ball roller bearing is also proposed, in which the ball rollers are preferably formed as a hollow roller body produced by deep drawing from a punched round blank.
  • the circumferential burr at the equator of the running surfaces of the ball rollers which is usually produced as a result of this cold forming process, is not subsequently removed even in the case of these ball rollers, but also remains unprocessed on its running surface.
  • the Formgrat running again without load and without contact in two respectively centrally in the raceways of the bearing rings incorporated recessed grooves, which are virtually cost neutral in the processing of raceways in the bearing rings produced.
  • the ball rollers are formed with introduced during the deep-drawing process centric openings in their side surfaces, which are provided for receiving guide elements of the bearing cage.
  • the cavity surrounding the central aperture in The ball rollers can either be used again as an additional lubricant depot of the ball roller bearing or alternatively filled with a damping agent with which the residual elasticity of the ball roller is adjustable.
  • a bearing cage for the ball rollers thus produced has a preferably made of a heat-resistant plastic two-piece pin cage has proved to be the most suitable, which has at each of its annular cage halves several projecting into the central openings of the ball rollers in axial half bolt according to claim 8. At the ends of these half bolts are then each formed with the male part or with the female part of a positive plug connection with which the cage halves are together after filling of the ball roller bearing with the ball rollersphilgbar.
  • the use of the two-part pin cage described for the first embodiment of the ball rollers is possible with these ball rollers.
  • the ball roller bearing designed according to the invention thus has the advantage over the ball roller bearings known from the prior art that the expense for producing the rolling elements of the ball roller bearing thus results in a total manufacturing cost for the ball roller bearing through the use of ball rollers produced exclusively by chipless forming methods without any mechanical post be lowered.
  • Figure 1 shows a cross section through a first embodiment of an inventively designed ball roller bearing
  • Figure 2 shows a cross section through a variant of the first embodiment of an inventively designed ball roller bearing
  • Figure 3 shows a cross section through a second embodiment of an inventively designed ball roller bearing
  • Figure 4 is an enlarged view of the detail X of Figure 1;
  • Figure 5 is an enlarged view of the detail Y of Figure 2;
  • FIG. 6 is an enlarged view of the detail Z according to FIG. 3. Detailed description of the drawings
  • FIGS. 1 to 3 each show a single-row ball roller bearing 1 which is suitable for low loads and low rotational speeds and essentially comprises an outer bearing ring 2 and an inner bearing ring 3 and a plurality of ball rollers 5 arranged between these bearing rings 2, 3 , which are held by a bearing cage 4 in the circumferential direction at regular intervals from each other. It is also clearly visible in these figures that these ball rollers 5 each have, in a manner known per se, two side surfaces 6, 7 which are flattened symmetrically from a basic ball shape and roll with their running surfaces 8 in groove-shaped raceways 11, 12 which engage in the inner side 9 of the outer bearing ring 2 and in the outer side 10 of the inner bearing ring 3 are incorporated.
  • the ball rollers 5 of the illustrated ball roller bearing 1 are made with their final body contours exclusively by a chipless forming process and finally heat treated without any mechanical post.
  • the ball rollers 5 are formed as massive rolling bodies produced by extrusion from a rounded all-round material, which have a circumferential ridge 13 at the equator of their running surfaces 8 due to production.
  • this burr 13 is not subsequently removed, contrary to the conventional bearing ball production in these ball rollers 5, but remains unprocessed on the running surface 8 of the ball rollers 5 and runs in the mounted state of the ball rollers 5, as shown particularly clearly in the enlarged views of Figures 4 and 5 is, in two in each case centrally in the raceways 11, 12 of the bearing rings 2, 3 incorporated recess grooves 14, 15 with no load. Furthermore, it can still be seen from FIGS. 4 and 5 that the ball rollers 5 are also designed with central depressions 16, 17 or apertures 18 introduced in conjunction with the extrusion process in their side surfaces 6, 7, which are used to receive guide elements of the bearing cage 4 and / or. or provided as an additional lubricant depot of the ball roller bearing 1.
  • the second embodiment of the ball roller bearing 1 according to the invention differs from the described first embodiment in that the ball rollers 5 are designed as hollow rolling bodies produced by deep-drawing from a stamped round plate, which likewise run at the equator - Have surfaces 8 a circumferential ridge 13.
  • This circulating burr 13, which is usually also produced by this cold forming process, is not removed in order to reduce the manufacturing costs even with these ball rollers 5, but also remains unprocessed at its running surface 8 and runs in the installed state of the ball rollers 5, as can be seen in FIG. also in two in each case centrally in the raceways 11, 12 of the bearing rings 2, 3 incorporated recess grooves 14, 15 load-free with order.
  • the ball rollers 5 are formed with central openings 27 introduced during the deep-drawing process in their side surfaces 6, 7, which are provided for receiving guide elements of the bearing cage 4.
  • the centric openings 27 enclosing cavity 28 in the ball rollers 5 is formed either as an additional lubricant depot of the ball roller bearing 1 or filled with a damping agent for adjusting a residual elasticity of the ball roller 5.
  • the bearing cage 4 is advantageously designed as a two-part plastic bolt cage, which has on each of its annular cage halves 29, 30 a plurality of axial half bolts 31, 32 which are connected at their ends respectively to the male part 33 and to the female part 34 a plug connection 35 are formed, with which the cage halves 29, 30 are together after filling of the ball roller bearing 1 with the ball rollers 5 together.
  • Ball roller bearing 19 cage half outer bearing ring 20 cage half inner bearing ring 21 retaining pin

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein für niedrige Belastungen und geringe Drehzahlen geeignetes Kugelrollenlager (1), welches im Wesentlichen aus einem äußeren Lagerring (2) und einem inneren Lagerring (3) sowie aus einer Vielzahl zwischen diesen Lagerringen (2, 3) angeordneter, durch einen Lagerkäfig (4) in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen zueinander gehaltener Kugelrollen (5) besteht, die jeweils zwei symmetrisch von einer Kugelgrundform abgeflachte, parallel zueinander angeordnete Seitenflächen (6, 7) aufweisen und mit ihren Laufflächen (8) auf in die Innenseite (9) des äußeren Lagerrings (2) und in die Außenseite (10) des inneren Lagerrings (3) eingearbeitete, rillenförmigen Laufbahnen (11, 12) abrollen. Zur Senkung der Herstellungskosten sind die Kugelrollen (5) mit ihren endgültigen Körperkonturen erfindungsgemäß ausschließlich durch ein spanloses Formgebungsverfahren hergestellt und ohne jegliche mechanische Nachbearbeitung abschließend wärmebehandelt. Die Kugelrollen (5) sind dabei entweder als durch Fließpressen aus einem abgelängten Rundvollmaterial hergestellte Massivwälzkörper oder als durch Tiefziehen aus einer ausgestanzten Rundplatine hergestellte Hohlwälzkörper ausgebildet, bei denen der fertigungsbedingt an den Laufflächen (8) entstehende umlaufende Grat (13) nicht entfernt wird.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Kugelrollenlager, insbesondere für niedrige Belastungen und geringe Drehzahlen, sowie Verfahren zur Herstellung der Wälzkörper eines Kugelrollenlagers
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Kugelrollenlager nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung der Wälzkör- per eines solchen Kugelrollenlagers, und sie ist insbesondere vorteilhaft an Kugelrollenlagern für niedrige Belastungen und geringe Drehzahlen realisierbar.
Hintergrund der Erfindung
Ein Kugelrollenlager stellt in einreihiger Ausführung gewissermaßen eine Sonderform eines Rillenkugellagers dar, das sich gegenüber diesem bei axial schmalerer Bauweise durch gleiche oder höhere Tragzahlen auszeichnet und in seiner ursprünglichen Form bereits durch die deutsche Reichspatentschrift Nr. 311 317 bekannt wurde. Durch die zum Anmeldezeitpunkt bestehenden Probleme bei der Herstellung der Wälzkörper gewannen solche Kugelrollenlager jedoch keine oder nur eine unbedeutende praktische Bedeutung und gerie- ten somit in Vergessenheit. In der Gegenwart wurde die konzeptionelle Idee des Kugelrollenlagers jedoch erstmals durch die DE 43 34 195 A1 wieder aufgegriffen und im Hinblick auf Lagerausführungen mit einer Reihe schräg oder abwechselnd kreuzweise angeordneten Kugelrollen bzw. mit zwei parallel oder schräg zueinander angeordneten Reihen Kugelrollen sowie im Hinblick auf verschiedene neue Käfigausführungen weiterentwickelt. Grundsätzlich besteht ein Kugelrollenlager dabei im Wesentlichen aus einem äußeren Lagerring und einem inneren Lagerring sowie aus einer Vielzahl zwischen diesen Lagerringen angeordneter, durch einen Lagerkäfig in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen zueinander gehaltener Kugelrollen, die jeweils zwei symmetrisch von einer Kugelgrundform abgeflachte, parallel zueinander angeordnete Seitenflächen aufweisen und mit ihren Laufflächen auf in die Innenseite des äußeren Lagerrings und in die Außenseite des inneren Lagerrings eingearbeitete, rillen- förmigen Laufbahnen abrollen.
Ein aus heutiger Sicht übliches Verfahren zur Herstellung der Kugelrollen für solche Wälzlager wurde darüber hinaus durch die DE 102 10 670 A1 offenbart. Gemäß diesem Verfahren erfolgt die Herstellung der Kugelrollen durch Einlegen eines Drahtmaterials in vorbestimmter Länge in eine aus einer ersten und einer zweiten Form bestehende Fließpressvorrichtung und dem anschließenden Formen des Drahtmaterials zu einem Kugelrollenrohling, der einen als Wälzkontaktfläche vorgesehenen äußeren Durchmesserbereich aufweist. Danach erfolgt das Entfernen des fertigungsbedingt entstehenden Formgrates am äußeren Durchmesserbereich der Kugelrollenrohlinge. Zur Endbearbeitung der Kugelrollenrohlinge werden diese dann in einem bestimmten Verhältnis mit gleichgroßen Stahlkugeln vermischt und zusammen mit diesen zwischen den einander gegenüberliegenden Arbeitsscheiben einer Kugelmühle geschliffen, um die Oberflächen der Stahlkugeln und der Kugelrollen exakt zu verrunden.
In der Praxis hat es sich jedoch gezeigt, dass ein solches Herstellungsverfahren für Kugelrollen vor allem für einreihige Kugelrollenlager, die lediglich bei niedrigen Belastungen und geringen Drehzahlen eingesetzt werden, viel zu aufwändig und kostenintensiv ist, da die mit diesem Herstellungsverfahren erzielbaren Genauigkeiten der Kugelrollenabmessungen weit oberhalb der für solche Lager zulässigen Toleranzgrenzen liegen und somit die Herstellungskosten für derartige Lager eigentlich nur unnötig erhöhen.
Aufgabe der Erfindung
Ausgehend von den dargelegten Nachteilen des bekannten Standes der Tech- nik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Kugelrollenlager, insbesondere für niedrige Belastungen und geringe Drehzahlen, zu konzipieren, bei dem der Aufwand für die Herstellung der Wälzkörper des Kugelrollenlagers an die zulässigen Toleranzgrenzen solcher Lager angepasst bzw. weniger kostenintensiv ist, so dass die Herstellungskosten für das Kugelrollenlager ins- gesamt gesenkt werden.
Beschreibung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Kugelrollenlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart gelöst, dass die Kugelrollen mit ihren endgültigen Körperkonturen ausschließlich durch ein spanloses Formgebungsverfahren hergestellt und ohne jegliche mechanische Nachbearbeitung abschließend wärmebehandelt sind.
Der Erfindung liegt somit die Erkenntnis zugrunde, dass die mit modernen Kaltumformverfahren erreichbaren Genauigkeiten und Oberflächenqualitäten bei der Wälzkörperherstellung ausreichend sind, um vor allem als Kugelrollen ausgebildete Wälzkörper ohne Nachbearbeitung zumindest in Kugelrollenlagern für niedrige Belastungen und geringe Drehzahlen einsetzen zu können. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäß ausgebildeten Kugelrollenlagers werden in den Unteransprüchen beschrieben.
Danach ist es gemäß Anspruch 2 als erste Ausführungsform des erfindungs- gemäß ausgebildeten Kugelrollenlagers vorgesehen, dass die Kugelrollen bevorzugt als durch Fließpressen aus einem abgelängten Rundvollmaterial hergestellte Massivwälzkörper ausgebildet sind. Der bei diesem Kaltumformverfahren fertigungsbedingt entstehende umlaufenden Grat am Äquator der Laufflächen der Kugelrollen wird jedoch im Gegensatz zur herkömmlichen Lagerku- gelherstellung bei diesen Kugelrollen nicht anschließend entfernt, sondern verbleibt unbearbeitet an der Lauffläche der Kugelrollen und läuft im montierten Zustand der Kugelrollen in zwei jeweils mittig in die Laufbahnen der Lagerringe eingearbeiteten Einstichnuten lastfrei mit um. Derartige Einstichnuten lassen sich bei der Bearbeitung der Laufbahnen in den Lagerringen quasi kostenneut- ral herstellen und verursachen somit keine zusätzlichen Herstellungskosten.
Nach Anspruch 3 ist es ein weiteres Merkmal der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Kugelrollenlagers, dass die Kugelrollen mit zusammen mit dem Fließpressvorgang eingebrachten zentrischen Vertiefungen oder Durchbrüchen in ihren Seitenflächen ausgebildet sind, die zur Aufnahme von Führungselementen des Lagerkäfigs und/oder als zusätzliches Schmierstoffdepot des Kugelrollenlagers vorgesehen sind.
Bei Ausbildung der Kugelrollen mit zentrischen Vertiefungen in ihren Seitenflä- chen ist der Lagerkäfig des Kugelrollenlagers dabei gemäß Anspruch 4 bevorzugt als zweiteiliger Zapfenkäfig ausgebildet, der an jeder seiner ringförmigen Käfighälften mehrere in die zentrischen Vertiefungen der Kugelrollen ragende axiale Haltezapfen aufweist und nach dem Befüllen des Kugelrollenlagers mit den Kugelrollen über eine Steckverbindung zwischen den Kugelrollen zusam- men fügbar ist. Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, die derart ausgebildeten Kugelrollen in einem an sich bekannten Fensterkäfig zu führen und die zentrischen Vertiefungen in den Seitenflächen der Kugelrollen als zusätzliches Schmierstoffdepot zu nutzen oder ganz entfallen zu lassen. Unabhängig von der Ausführungsform des Lagerkäfigs hat sich dabei als Werkstoff für den Lagerkäfig ein wärmebeständiger Kunststoff als am kostengünstigsten erwiesen.
Bei Ausbildung der Kugelrollen mit zentrischen Durchbrüchen in ihren Seitenflächen ist der Lagerkäfig des Kugelrollenlagers dagegen gemäß Anspruch 5 bevorzugt als einteiliger Bolzenkäfig ausgebildet ist, der an seinem Käfigring mehrere in die zentrischen Durchbrüche der Kugelrollen hinein ragende axiale Bolzen aufweist. Die Fixierung der Kugelrollen an diesem Lagerkäfig erfolgt dabei durch an den Enden der Käfigbolzen angeformte Schnappkrallen, die jeweils mit einer beim Fließpressen der Kugelrollen eingeformten Durchmesserverjüngung im Durchbruch jeder Kugelrolle in Wirkverbindung stehen. Als Werkstoff für den Lagerkäfig hat sich deshalb auch hier ein wärmebeständiger Kunststoff als am kostengünstigsten erwiesen.
Durch Anspruch 5 wird darüber hinaus noch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Kugelrollenlagers vorgeschlagen, bei der die Kugelrollen bevorzugt als durch Tiefziehen aus einer ausgestanzten Rundplatine hergestellte Hohlwälzkörper ausgebildet sind. Der auch bei diesem Kaltum- formverfahren zumeist fertigungsbedingt entstehende umlaufenden Grat am Äquator der Laufflächen der Kugelrollen wird jedoch auch bei diesen Kugelrollen nicht anschließend entfernt, sondern verbleibt ebenfalls unbearbeitet an deren Lauffläche. Im montierten Zustand der Kugelrollen läuft dann der Formgrat wieder lastfrei und berührungslos in zwei jeweils mittig in die Laufbahnen der Lagerringe eingearbeiteten Einstichnuten mit um, die bei der Bearbeitung der Laufbahnen in den Lagerringen quasi kostenneutral herstellbar sind.
Als vorteilhafte Ausgestaltung der derart hergestellten Kugelrollen ist es gemäß Anspruch 7 noch vorgesehen, dass die Kugelrollen mit während des Tiefzieh- Vorgangs eingebrachten zentrischen Durchbrüchen in ihren Seitenflächen ausgebildet sind, die zur Aufnahme von Führungselementen des Lagerkäfigs vorgesehen sind. Der den zentrischen Durchbruch umschließende Hohlraum in den Kugelrollen kann dabei entweder wieder als zusätzliches Schmierstoffdepot des Kugelrollenlagers genutzt oder alternativ auch mit einem Dämpfungsmittel befüllt werden, mit dem die Restelastizität der Kugelrolle einstellbar ist.
Als Lagerkäfig für die derart hergestellten Kugelrollen hat sich nach Anspruch 8 bevorzugt ein aus einem wärmebeständigen Kunststoff bestehender zweiteiliger Bolzenkäfig als am geeignetsten erwiesen, der an jeder seiner ringförmigen Käfighälften mehrere in die zentrischen Durchbrüche der Kugelrollen hinein ragende axiale Halbbolzen aufweist. An den Enden sind diese Halbbolzen dann jeweils mit dem männlichen Teil bzw. mit dem weiblichen Teil einer formschlüssigen Steckverbindung ausgebildet, mit der die Käfighälften nach dem Befüllen des Kugelrollenlagers mit den Kugelrollen zusammen fügbar sind. Alternativ ist bei diesen Kugelrollen jedoch auch die Verwendung des zur ersten Ausführungsform der Kugelrollen beschriebenen zweiteiligen Zapfenkäfigs möglich.
Mit Anspruch 9 wird schließlich noch ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung der zuvor beschriebenen Kugelrollen vorgeschlagen. Danach erfolgt als erster Schritt des Formgebungsprozesses der Kugelrollen das Einlegen einer Rundplatine in ein Stanzpresswerkzeug und das Formen eines tassenförmigen Roh- lings sowie das Ausstanzen eines zentrischen Loches aus dem Tassenboden des Rohlings. Dem schließt sich als nächster Schritt das Formen der ersten Seitenfläche sowie einer ersten Hälfte des zentrischen Durchbruchs der Kugelrolle durch das Einziehen des Randes des zentrischen Loches in das Innere des Rohlings an. Anschließend erfolgt in einem weiteren Schritt das Begradi- gen des Tassenrandes des Rohlings und Einbördeln des Tassenrandes in das Innere des Rohlings, um somit die zweite Seitenfläche und die zweite Hälfte des zentrischen Durchbruchs der Kugelrolle durch Einziehen des eingebördelten Tassenrandes in das Innere des Rohlings formen zu können. Als letzter Schritt des Formgebungsprozesses werden dann schließlich noch die Radien an den Laufflächen der Kugelrollen ausgeformt, indem der Kugelrollenrohling in eine entsprechend ausgebildete Senkform gepresst wird. Das erfindungsgemäß ausgebildete Kugelrollenlager weist somit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Kugelrollenlagern den Vorteil auf, dass durch die Verwendung von ausschließlich durch spanlose Formgebungsverfahren ohne jegliche mechanische Nachbearbeitung hergestellten Kugelrollen der Aufwand für die Herstellung der Wälzkörper des Kugelrollenlagers somit insgesamt die Herstellungskosten für das Kugelrollenlager gesenkt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Wälzlagers wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Kugelrollenlagers;
Figur 2 einen Querschnitt durch eine Variante der ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Kugelrollenlagers;
Figur 3 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Kugelrollenlagers;
Figur 4 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit X gemäß Figur 1 ;
Figur 5 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit Y gemäß Figur 2;
Figur 6 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit Z gemäß Figur 3. Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Aus den Figuren 1 bis 3 geht jeweils ein für niedrige Belastungen und geringe Drehzahlen geeignetes einreihiges Kugelrollenlager 1 hervor, welches im We- sentlichen aus einem äußeren Lagerring 2 und einem inneren Lagerring 3 sowie aus einer Vielzahl zwischen diesen Lagerringen 2, 3 angeordneter Kugelrollen 5 besteht, die durch einen Lagerkäfig 4 in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen zueinander gehalten werden. Ebenso ist in diesen Figuren deutlich sichtbar, dass diese Kugelrollen 5 in an sich bekannter Weise jeweils zwei symmetrisch von einer Kugelgrundform abgeflachte, parallel zueinander angeordnete Seitenflächen 6, 7 aufweisen und mit ihren Laufflächen 8 in rillen- förmigen Laufbahnen 11 , 12 abrollen, die in die Innenseite 9 des äußeren Lagerrings 2 und in die Außenseite 10 des inneren Lagerrings 3 eingearbeitet sind.
Als neues Merkmal ist darüber hinaus in den Figuren 1 bis 3 angedeutet, dass sämtliche Kugelrollen 5 der abgebildeten Kugelrollenlager 1 mit ihren endgültigen Körperkonturen ausschließlich durch ein spanloses Formgebungsverfahren hergestellt und ohne jegliche mechanische Nachbearbeitung abschließend wärmebehandelt sind. Bei den in den Figuren 1 und 2 gezeigten Varianten ei- ner ersten Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Kugelrollenlagers 1 sind die Kugelrollen 5 dabei als durch Fließpressen aus einem abgelängten Rundvollmaterial hergestellte Massivwälzkörper ausgebildet, die fertigungsbedingt am Äquator ihrer Laufflächen 8 einen umlaufenden Grat 13 aufweisen. Dieser Grat 13 wird jedoch entgegen der herkömmlichen Lagerkugel- herstellung bei diesen Kugelrollen 5 nicht anschließend entfernt, sondern verbleibt unbearbeitet an der Lauffläche 8 der Kugelrollen 5 und läuft im montierten Zustand der Kugelrollen 5, wie besonders aus den vergrößerten Darstellungen der Figuren 4 und 5 deutlich wird, in zwei jeweils mittig in die Laufbahnen 11 , 12 der Lagerringe 2, 3 eingearbeiteten Einstichnuten 14, 15 lastfrei mit um. Des Weiteren ist aus den Figuren 4 und 5 noch ersichtlich, dass die Kugelrollen 5 außerdem mit zusammen mit dem Fließpressvorgang eingebrachten zentrischen Vertiefungen 16, 17 oder Durchbrüchen 18 in ihren Seitenflächen 6, 7 ausgebildet sind, die zur Aufnahme von Führungselementen des Lagerkäfigs 4 und/oder als zusätzliches Schmierstoffdepot des Kugelrollenlagers 1 vorgesehen sind. Sind in die Seitenflächen 6, 7 der Kugelrollen 5 dabei wie in Figur 4 zentrische Vertiefungen 16, 17 eingearbeitet, kann der Lagerkäfig 4 vorteilhafterweise als zweiteiliger Kunststoff-Zapfenkäfig ausgebildet werden, der an jeder seiner ringförmigen Käfighälften 19, 20 mehrere axiale Haltezapfen 21 , 22 für die Kugelrollen 5 aufweist und nach dem Befüllen des Kugelrollenlagers 1 mit den Kugelrollen 5 über eine Steckverbindung zwischen den Kugelrollen 5 zusammen fügbar ist. Bei Ausbildung der Kugelrollen 5 mit zentrischen Durchbrüchen 18 in ihren Seitenflächen 6, 7 kann der Lagerkäfig 4 dagegen, wie in Figur 5 gezeigt, als einteiliger Kunststoff-Bolzenkäfig ausgebildet werden, der zur Fixierung der Kugelrollen 5 an seinem Käfigring 23 mehrere axiale Bolzen
24 aufweist, die an ihren Enden jeweils eine mit einer Durchmesserverjüngung
25 im Durchbruch 18 der Kugelrolle 5 in Wirkverbindung stehende Schnappkralle 26 aufweisen.
Die darüber hinaus in den Figuren 3 und 6 gezeigte zweite Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Kugelrollenlagers 1 unterscheidet sich von der beschriebenen ersten Ausführungsform dagegen dadurch, dass die Kugelrollen 5 hierbei als durch Tiefziehen aus einer ausgestanzten Rundplatine hergestellte Hohlwälzkörper ausgebildet sind, die ebenfalls am Äquator ihrer Lauf- flächen 8 einen umlaufenden Grat 13 aufweisen. Dieser auch bei diesem Kaltumformverfahren zumeist fertigungsbedingt entstehende umlaufenden Grat 13 wird jedoch zur Senkung der Herstellungskosten auch bei diesen Kugelrollen 5 nicht entfernt, sondern verbleibt ebenfalls unbearbeitet an deren Lauffläche 8 und läuft im montierten Zustand der Kugelrollen 5, wie in Figur 6 zu sehen ist, ebenfalls in zwei jeweils mittig in die Laufbahnen 11 , 12 der Lagerringe 2, 3 eingearbeiteten Einstichnuten 14, 15 lastfrei mit um. Der vergrößerten Darstellung dieser Ausführungsform in Figur 6 ist schließlich auch noch entnehmbar, dass die Kugelrollen 5 mit während des Tiefziehvorgangs eingebrachten zentrischen Durchbrüchen 27 in ihren Seitenflächen 6, 7 ausgebildet sind, die zur Aufnahme von Führungselementen des Lagerkäfigs 4 vorgesehen sind. Der die zentrischen Durchbrüche 27 umschließende Hohlraum 28 in den Kugelrollen 5 ist dabei entweder als zusätzliches Schmierstoffdepot des Kugelrollenlagers 1 ausgebildet oder mit einem Dämpfungsmittel zur Einstellung einer Restelastizität der Kugelrolle 5 befüllt. Der Lagerkäfig 4 ist bei dieser Ausführungsform vorteilhafterweise als zweiteiliger Kunststoff-Bolzenkä- fig ausgebildet, der an jeder seiner ringförmigen Käfighälften 29, 30 mehrere axiale Halbbolzen 31 , 32 aufweist, die an ihren Enden jeweils mit dem männlichen Teil 33 bzw. mit dem weiblichen Teil 34 einer Steckverbindung 35 ausgebildet sind, mit der die Käfighälften 29, 30 nach dem Befüllen des Kugelrollenlagers 1 mit den Kugelrollen 5 zusammen fügbar sind.
Bezugszahlenliste
Kugelrollenlager 19 Käfighälfte äußerer Lagerring 20 Käfighälfte innerer Lagerring 21 Haltezapfen
Lagerkäfig 22 Haltezapfen
Kugelrollen 23 Käfigring
Seitenfläche 24 Bolzen
Seitenfläche 25 Durchmesserverjüngung
Laufflächen 26 Schnappkralle
Innenseite von 2 27 Durchbrüche
Außenseite von 3 28 Hohlraum
Laufbahn 29 Käfighälfte
Laufbahn 30 Käfighälfte
Grat 31 Halbbolzen
Einstichnut 32 Halbbolzen
Einstichnut 33 männlicher Teil
Vertiefung 34 weiblicher Teil
Vertiefung 35 Steckverbindung
Durchbrüche

Claims

Patentansprüche
1. Kugelrollenlager, insbesondere für niedrige Belastungen und geringe Drehzahlen, welches im Wesentlichen aus einem äußeren Lagerring (2) und einem inneren Lagerring (3) sowie aus einer Vielzahl zwischen diesen Lagerringen (2, 3) angeordneter, durch einen Lagerkäfig (4) in Um- fangsrichtung in gleichmäßigen Abständen zueinander gehaltener Kugelrollen (5) besteht, die jeweils zwei symmetrisch von einer Kugelgrundform abgeflachte, parallel zueinander angeordnete Seitenflächen (6, 7) aufweisen und mit ihren Laufflächen (8) auf in die Innenseite (9) des äußeren Lagerrings (2) und in die Außenseite (10) des inneren Lagerrings (3) eingearbeitete, rillenförmigen Laufbahnen (11 , 12) abrollen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelrollen (5) mit ihren endgültigen Körperkonturen ausschließlich durch ein spanloses Formgebungsverfahren hergestellt und ohne jegliche mechanische Nachbearbeitung abschließend wärmebehandelt sind.
2. Kugelrollenlager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelrollen (5) bevorzugt als durch Fließpressen aus einem abgelängten Rundvollmaterial hergestellte Massivwälzkörper ausgebildet sind und fertigungsbedingt am Äquator ihrer Laufflächen (8) einen umlaufenden Grat (13) aufweisen, der im montierten Zustand der Kugelrollen (5) in zwei jeweils mittig in die Laufbahnen (11 , 12) der Lagerringe (2, 3) eingearbeiteten Einstichnuten (14, 15) lastfrei umlaufend angeordnet ist.
3. Kugelrollenlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelrollen (5) mit zusammen mit dem Fließpressvorgang eingebrachten zentrischen Vertiefungen (16, 17) oder Durchbrüchen (18) in ihren Seitenflächen (6, 7) ausgebildet sind, die zur Aufnahme von Führungsele- menten des Lagerkäfigs (4) und/oder als zusätzliches Schmierstoffdepot des Kugelrollenlagers (1) vorgesehen sind.
4. Kugelrollenlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausbildung der Kugelrollen (5) mit zentrischen Vertiefungen (16, 17) in ihren Seitenflächen (6, 7) der Lagerkäfig (4) als zweiteiliger Zapfenkäfig ausgebildet ist, der an jeder seiner ringförmigen Käfighälften (19, 20) mehrere axiale Haltezapfen (21 , 22) für die Kugelrollen (5) aufweist und nach dem Befüllen des Kugelrollenlagers (1) mit den Kugelrollen (5) über eine Steckverbindung zwischen den Kugelrollen (5) zusammen fügbar ist.
5. Kugelrollenlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausbildung der Kugelrollen (5) mit zentrischen Durchbrüchen (18) in ihren Seitenflächen (6, 7) der Lagerkäfig (4) als einteiliger Bolzenkäfig ausgebildet ist, der an seinem Käfigring (23) mehrere axiale Bolzen (24) für die Kugelrollen (5) aufweist, die an ihren Enden jeweils eine mit einer Durchmesserverjüngung (25) im Durchbruch (18) der Kugelrolle (5) in Wirkverbindung stehende Schnappkralle (26) aufweisen.
6. Kugelrollenlager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelrollen (5) bevorzugt als durch Tiefziehen aus einer ausgestanzten Rundplatine hergestellte Hohlwälzkörper ausgebildet sind und fertigungsbedingt am Äquator ihrer Laufflächen (8) einen umlaufenden Grat (13) aufweisen, der im montierten Zustand der Kugelrollen (5) in zwei jeweils mittig in die Laufbahnen (11 , 12) der Lagerringe (2, 3) eingearbeiteten Einstichnuten (14, 15) lastfrei umlaufend angeordnet ist.
7. Kugelrollenlager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelrollen (5) mit während des Tiefziehvorgangs eingebrachten zentrischen Durchbrüchen (27) in ihren Seitenflächen (6, 7) ausgebildet sind, die zur Aufnahme von Führungselementen des Lagerkäfigs (4) vorgese- hen sind, wobei der den zentrischen Durchbruch (27) umschließende Hohlraum (28) in den Kugelrollen (5) entweder als zusätzliches Schmierstoffdepot des Kugelrollenlagers (1) ausgebildet oder mit einem Dämpfungsmittel zur Einstellung einer Restelastizität der Kugelrolle (5) befüllt ist.
8. Kugelrollenlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkäfig (4) als zweiteiliger Bolzenkäfig ausgebildet ist, der an jeder seiner ringförmigen Käfighälften (29, 30) mehrere axiale Halbbolzen (31 , 32) aufweist, die an ihren Enden jeweils mit dem männlichen Teil (33) bzw. mit dem weiblichen Teil (34) einer Steckverbindung (35) ausgebildet sind, mit der die Käfighälften (29, 30) nach dem Befüllen des Kugelrollenlagers (1) mit den Kugelrollen (5) zusammen fügbar sind.
9. Verfahren zur Herstellung der Wälzkörper eines Kugelrollenlagers mit den Merkmalen der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch folgende
Schritte:
a) Einlegen einer Rundplatine in ein Stanzpresswerkzeug und Formen eines tassenförmigen Rohlings sowie Ausstanzen eines zentrischen Lo- ches aus dem Tassenboden des Rohlings,
b) Formen der ersten Seitenfläche (6) sowie einer ersten Hälfte des zentrischen Durchbruchs (27) der Kugelrolle (5) durch Einziehen des Randes des zentrischen Loches in das Innere des Rohlings,
c) Begradigen des Tassenrandes des Rohlings und Einbördeln des Tassenrandes in das Innere des Rohlings, d) Formen der zweiten Seitenfläche (7) und der zweiten Hälfte des zentrischen Durchbruchs (27) der Kugelrolle (5) durch Einziehen des eingebördelten Tassenrandes in das Innere des Rohlings,
e) Ausformung der Radien an den Laufflächen (8) der Kugelrollen (5) durch Pressen des Rohlings in einer Senkform.
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